生物活性玻璃封閉牙本質(zhì)小管的體外研究

岳陽(yáng)麗，馬貴霞，陳藝鑫，劉翠麗

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院 牙體牙髓科，河南 鄭州 450052)

牙本質(zhì)敏感癥在臨床上較為常見，目前的抗敏治療方法主要是在牙本質(zhì)小管中形成沉淀和降低神經(jīng)傳導(dǎo)性兩個(gè)途徑[1]。生物活性玻璃(bioactive glass，BG)是一種近年來(lái)被用于多種醫(yī)療領(lǐng)域的磷硅酸鹽類物質(zhì)，所含的SiO2、Na2O、CaO、P2O5等成分在遇到體液環(huán)境時(shí)能游離出鈣、磷離子，這些游離離子會(huì)沉積在牙本質(zhì)表面形成羥基磷灰石，造成牙本質(zhì)小管的阻塞而用于治療牙本質(zhì)敏感[2-3]。此前的研究大多集中于BG與其他不同類型的脫敏材料比較，較少對(duì)不同種類BG作用效果進(jìn)行對(duì)比。本實(shí)驗(yàn)選擇了均屬于45S5型的奧敏清和BioMinF兩種BG，在體外通過(guò)掃描電鏡對(duì)其牙本質(zhì)小管封閉效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)BG作用后的樣本進(jìn)行酸蝕和磨損處理，比較其對(duì)牙本質(zhì)小管阻塞作用的影響。

1 材料與方法

1.1 主要材料和儀器BioMinF粉末(直徑10～20 μm，BioMin技術(shù)有限公司，英國(guó))；奧敏清粉末(直徑10～20 μm，北京大清生物有限公司，中國(guó))；氯銨T(分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所)；檸檬酸(天津博迪化工股份有限公司)；砂紙(德國(guó)勇士)；毛刷(大號(hào)，TPC，東莞立港醫(yī)療器械有限公司)；恒溫水浴箱(SHH.W21 Cr.600，北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器廠)；掃描電子顯微鏡(QuantaTM250 FEG，捷克)；離子濺射儀(Ted Pella 108 Auto，美國(guó))；電動(dòng)牙刷(Oral-B D12.013)。

1.2 敏感牙本質(zhì)模型的制備實(shí)驗(yàn)所需的90顆磨牙來(lái)自鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院牙槽外科拔除的完整阻生智齒，無(wú)齲壞及裂紋，附著的軟組織和牙石刮除干凈，4 ℃氯銨T溶液中浸泡保存，時(shí)間<120 d。在距離釉牙骨質(zhì)界上方1 mm處先用金剛砂車針垂直于牙體長(zhǎng)軸磨除釉質(zhì)，然后在暴露的牙本質(zhì)面根方3 mm處去除牙根，制備厚度為3 mm的牙本質(zhì)盤90個(gè)。選用碳化硅砂紙逐級(jí)濕潤(rùn)打磨合面及牙髓面至1 000目，直至表面光滑平整。為辨別牙本質(zhì)盤的合面，采用指甲油對(duì)髓腔側(cè)進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記后的牙本質(zhì)盤置于60 g·L-1檸檬酸溶液中浸泡2 min以去除玷污層。

1.3 實(shí)驗(yàn)分組與處理按隨機(jī)數(shù)表法將90個(gè)樣本依據(jù)不同的處理分為9組，每組10個(gè)樣本，具體實(shí)驗(yàn)流程如圖1。所有樣本處理后均用去離子水沖洗30 s，然后浸入37 ℃人工唾液中保存，每2 d更換1次。涂擦BG和刷牙均固定在上午9點(diǎn)及下午5點(diǎn)各操作1次。磨損組使用電動(dòng)牙刷以約1.5 N的壓力在冠方牙本質(zhì)表面刷牙處理，頻率為7 600次·min-1，均由同一人操作，以保持力度手法一致。酸蝕組樣本則于每日下午5點(diǎn)將樣本浸入pH≈2.5的可口可樂(lè)飲料中5 min。各組處理后每組隨機(jī)選取9個(gè)樣本用于橫剖面觀察，另1個(gè)在牙本質(zhì)盤兩側(cè)磨一導(dǎo)向溝劈開，用于縱剖面觀察。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程

1.4 形態(tài)觀察所有樣本干燥，導(dǎo)電膠粘固，噴鉑。掃描電鏡(scanning electron microscope，SEM)觀察牙本質(zhì)橫剖面和縱剖面形態(tài)。

1.5 牙本質(zhì)小管暴露率的計(jì)算橫剖面觀察時(shí)每個(gè)樣本隨機(jī)選取1張，每組共9張圖像，將圖像導(dǎo)入Image-Pro Plus 6.0圖像分析系統(tǒng)，定義其灰度值。用軟件測(cè)出管口暴露部分總面積之和，該照片所有區(qū)域總面積之和，計(jì)算牙本質(zhì)小管的暴露率[4]?？v剖面觀察時(shí)從每組1個(gè)樣本中隨機(jī)選取4張圖像測(cè)量小管內(nèi)堵塞物的封閉深度。

2 結(jié)果

2.1 SEM觀察

2.1.1兩種BG橫剖面掃描電鏡觀察形態(tài) A1組只有少數(shù)牙本質(zhì)小管堵塞，管口及管腔深處有不規(guī)則的沉積物，最小管徑約為0.79 μm；B1組中多數(shù)牙本質(zhì)小管出現(xiàn)阻塞，且管口多數(shù)完全封閉，開放的牙本質(zhì)管口少見，最小管徑約為0.59 μm。A2組、B2組的牙本質(zhì)表面完全被堵塞，不能觀察到牙本質(zhì)小管結(jié)構(gòu)。A3組又重新出現(xiàn)了開放的牙本質(zhì)管口，牙本質(zhì)小管基本完全封閉，最小管徑約0.61 μm；B3組與BioMinF長(zhǎng)效組表面形態(tài)相似，管口呈完全阻塞狀態(tài)。A4組牙本質(zhì)小管呈現(xiàn)部分開放狀態(tài)，開放處最小管徑約為0.80 μm；B4組重新看到了開放的呈弧形的牙本質(zhì)小管口，且小管的管徑明顯增加，開放處最小管徑約為0.48 μm，小于B1組。見圖2。

注：A—A1組；B—B1組；C—A2組；D—B2組；E—A3組；F—B3組；G—A4組；H—B4組。

圖2 奧敏清、BioMinF各亞組的牙本質(zhì)橫剖面形態(tài)(SEM，×8 000)

2.1.2兩種BS縱剖面形態(tài) A1組牙本質(zhì)小管口表淺處可見疏松沉積物，深度可達(dá)1.36 μm，管腔深處無(wú)沉積物；B1組的管腔沉積物較為致密，且附著位置較深，可達(dá)管腔內(nèi)7.62 μm，封閉物與管壁連接緊密。A2組的沉積物也位于管口附近，且與管壁無(wú)明顯空隙，深度可達(dá)3.61 μm；B2組牙本質(zhì)小管表面有一層較厚沉積物沉積于小管口，最深處可達(dá)11.76 μm。經(jīng)過(guò)磨損作用后的A3組牙本質(zhì)表面沉積物呈疏松的顆粒狀，與管壁間存在大量散在間隙，最深處只有2.36 μm。經(jīng)過(guò)磨損作用后的B3組的牙本質(zhì)小管內(nèi)堵塞物與周圍管壁無(wú)間隙存在，附著致密，堵塞深度能達(dá)到6.72 μm。酸蝕作用后的A4組小管口部分開放，沉積物呈疏松顆粒狀，沉積物最深處只有1.13 μm；酸蝕作用后的B4組與A4組的管腔沉積物形態(tài)相似，但沉積物最深處的深度可達(dá)5.20 μm。見圖3。

注：A—A1組；B—B1組；C—A2組；D—B2組；E—A3組；F—B3組；G—A4組；H—B4組。

圖3 奧敏清、BioMinF各亞組的牙本質(zhì)縱剖面形態(tài)(SEM，×8 000)

2.1.3C組橫剖面及縱剖面形態(tài) 橫剖面可見牙本質(zhì)表面清潔光滑，小管完全開放呈圓形，管徑為2.80～4.14 μm?？v剖面可見小管平行排列，管內(nèi)未見阻塞物。見圖4。

注：A—C組橫斷面；B—C組縱剖面。

圖4 C組牙本質(zhì)橫斷面及縱剖面形態(tài)(SEM，×8 000、×10 000)

2.2 牙本質(zhì)小管暴露率的結(jié)果分析各組樣本的牙本質(zhì)小管暴露率結(jié)果如表1所示，其中C組牙本質(zhì)小管暴露率為(16.00±2.33)%，均大于A、B各亞組(P<0.05)。對(duì)A、B各對(duì)應(yīng)亞組的小管暴露率進(jìn)行成組t檢驗(yàn)，結(jié)果顯示A1>B1、A2>B2、A3>B3、A4>B4(P<0.01)；對(duì)同一種BG各亞組小管暴露率進(jìn)行方差分析，結(jié)果顯示組間總體差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；LSD法兩兩比較結(jié)果顯示A1>A2、A4>A2、A4>A3、B1>B2，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；A2與A3、B2與B3、B2與B4、B3與B4之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。

表1 樣本分組及牙本質(zhì)小管暴露率

3 討論

敏感牙本質(zhì)模型是體外篩選和測(cè)試脫敏劑的可靠模型，其建立是評(píng)價(jià)牙本質(zhì)小管封閉效果的關(guān)鍵步驟。本實(shí)驗(yàn)在制備敏感牙本質(zhì)模型時(shí)選用60 g·L-1的檸檬酸溶液去除玷污層，處理后牙本質(zhì)表面清潔無(wú)碎屑，牙本質(zhì)小管完全開放，與文獻(xiàn)報(bào)道一致[5-6]。

奧敏清是一種45S5型BG，主要成分為磷硅酸鹽，微粒直徑小于20 μm，其與水和唾液接觸后釋放出Ca2+、PO34-、CO24-等離子，這些離子可與液體中的氫離子發(fā)生快速交換，在BG顆粒表面形成硅醇鍵，這些分子進(jìn)一步聚合形成了二氧化硅富集層。由于該層隔絕了液體的影響，前述離子分子相互作用在其表面形成無(wú)定型磷酸鈣鹽層，進(jìn)而促進(jìn)了羥基磷灰石的結(jié)晶，這些結(jié)晶物可以阻塞于牙本質(zhì)小管從而隔絕牙本質(zhì)小管的刺激[7]。已有多個(gè)研究證實(shí)，奧敏清能顯著緩解牙本質(zhì)敏感癥狀[8-9]。BioMinF是一種新型45S5型含氟BG，主要成分為氟磷硅酸鹽，其粉末中含有22.38%～23.63% Na2O，25.27%～27.16% CaO，9.77%～12.72% P2O5，36.1%～37.42% SiO2，2.03%～3.51% CaF2(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。添加的CaF2與液體反應(yīng)時(shí)能以緩慢可控的速度釋放氟離子，促進(jìn)氟磷灰石的形成。氟磷灰石晶體較大，晶格更穩(wěn)定，在酸中的溶解度低于羥基磷灰石。有研究證實(shí)含氟BG可以增強(qiáng)酸源性齲病釉質(zhì)組織的抗酸能力[10]。

本實(shí)驗(yàn)中，A1組、B1組的牙本質(zhì)小管暴露率均小于C組，表明奧敏清或BiominF均能達(dá)到有效封閉牙本質(zhì)小管的作用。掃描電鏡結(jié)果顯示，A1組可見較多完全開放的小管，部分阻塞的小管也以開放為主，堵塞物呈顆粒狀且與牙本質(zhì)小管壁連接不緊密，有弧形孔隙存在。B1組僅見少量完全開放的牙本質(zhì)小管，其余小管部分阻塞或完全阻塞，阻塞物質(zhì)沿小管壁邊界分布且與管壁連接較為緊密，管口直徑明顯縮小，B1組阻塞物到達(dá)的深度較A1組更深。牙本質(zhì)小管暴露率A1>B1(P<0.01)，這提示即刻處理時(shí)BioMinF對(duì)牙本質(zhì)小管的封閉效果優(yōu)于奧敏清。A2組與B2組的橫剖面形態(tài)相似，皆表現(xiàn)為完全阻塞的牙本質(zhì)小管，但縱剖面顯示B2組的阻塞深度大于A2組。牙本質(zhì)小管暴露率A1>A2、B1>B2(P<0.05)，這提示隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種BG的封閉效果更加顯著。牙本質(zhì)小管暴露率A2>B2(P<0.01)，這提示長(zhǎng)效處理時(shí)BioMinF對(duì)牙本質(zhì)的封閉效果仍優(yōu)于奧敏清。A3組大部分小管仍被阻塞，僅少量牙本質(zhì)管口可見微孔隙；B3組的牙本質(zhì)小管仍處于完全堵塞狀態(tài)，與B2組相似。牙本質(zhì)小管暴露率A2組與A3組、B2組與B3組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明正常的刷牙磨損并不能影響兩種BG的封閉作用。A4組與A2組相比，表面形態(tài)變化明顯，大部分牙本質(zhì)管口開放，但管腔內(nèi)部可見較疏松的片狀阻塞物，縱剖面顯示阻塞深度明顯減小。牙本質(zhì)小管暴露率A4>A2(P<0.05)，提示酸蝕2周會(huì)降低奧敏清對(duì)牙本質(zhì)小管的封閉效果。B4組的形態(tài)較酸蝕前的B2組相比變化較小，僅部分牙本質(zhì)管口出現(xiàn)了弧形裂隙。B4組的牙本質(zhì)小管暴露率雖較B2組略有增加，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明酸蝕2周對(duì)BioMinF的封閉效果無(wú)影響。

綜上所述，奧敏清與BioMinF兩種BG均能顯著降低牙本質(zhì)小管的暴露率，有效封閉牙本質(zhì)小管，且均具有較好的耐磨性；BioMinF在抗酸蝕方面性能更優(yōu)異。