iRoot生物陶瓷材料性能及其在牙髓病學中的應用研究

劉 燕，彭楚芳

隨著礦物三氧化物凝聚體(mineral trioxide aggregate，MTA)在牙髓病學中的應用，牙髓治療技術發(fā)生顯著的進步。但其存在的缺點如，固化時間長，操作性差，牙齒變色等也日益突出。生物陶瓷材料的發(fā)展彌補了MTA存在的一些缺陷，在口腔領域應用日趨廣泛。根管修復材料(root repair material，iRoot)是由加拿大(Innovative BioCeramix Inc)發(fā)明生產，具有不同劑型。目前應用于牙髓病治療中的iRoot生物陶瓷材料主要為iRoot BP Plus、iRoot BP 、iRoot SP。本文針對iRoot BP Plus、iRoot BP組成、性能及在牙髓治療中的應用研究做一綜述。

1 iRoot BP Plus、iRoot BP基本性能

iRoot BP、iRoot BP Plus是預混型商品的不同劑型，iRoot BP為注射糊劑型，iRoot BP Plus為膏體。兩者成分相似，主要為硅酸鈣、氧化鋯、氧化鉭、硫酸鈣、過硫酸鈣、增稠劑和填料。顆粒直徑為10～50nm，與MTA元素組成相似，含有碳、氧、鈉、硅、磷、硫、氯、鈣，不同的是iRoot BP Plus含有大量的鉭和鋯，不含有鋁和鉍[1]。

2 理化性能

2.1 固化性能

根據說明書，iRoot BP Plus初始固化時間至少需要2h，完全固至少需要12h。而實驗研究發(fā)現，iRoot BP Plus固化時間至少需要5d甚至更長時間[2-4]。iRoot BP Plus固化需要水的參與，反應原理為：iRoot BP Plus與水接觸后，硅酸鈣與水反應生成硅酸鈣水合物凝膠和氫氧化鈣，氫氧化鈣與磷酸鈣反應生成羥磷灰石和水，生成的水繼續(xù)與硅酸鈣反應生成硅酸鈣水合物凝膠[5]。因此，濕潤的環(huán)境不會影響材料的固化，在一定程度上可吸收牙本質小管里的水分，增強與牙體組織的結合。完全固化后iRoot BP呈針狀或簇狀結構，而MTA呈特征性六方晶體結構，酸蝕會使iRoot BP和MTA表面晶體結構有不同程度破壞，但自酸蝕和酸蝕沖洗粘接強度在初始凝固、7d時粘接強度比較差異無統(tǒng)計學意義[6]。

2.2 顯微硬度、抗壓強度

干燥、濕潤環(huán)境并不影響iRoot BP、MTA的硬度，但iRoot BP的維氏硬度值比MTA低。濕潤環(huán)境下硬度：MTA為(103.30±29.74)N/mm2，iRoot BP為(48.48±51.64)N/mm2；干燥環(huán)境下硬度：MTA為(99.82±17.20)N/mm2，iRoot BP為(48.48±51.64)N/mm2[7]。Shokouhinejad等[8]實驗表明不同厚度(2、4、6 mm)的iRoot BP Plus 在干燥或濕潤(放置蒸餾水或磷酸緩沖鹽溶液浸潤的濕棉球)條件下，其表面微硬度無顯著差異。表明為了改善iRoot BP Plus的表面顯微硬度，在厚度不超過6mm的iRoot BP Plus上放置濕棉球可能是不必要的。

Lee等[9]指出，牙髓炎和根尖周炎癥患牙附近的組織pH值約為5.5。研究發(fā)現iRoot BP Plus和MTA的顯微硬度在pH 7.4的中性環(huán)境中均顯著高于pH 5.4的酸性環(huán)境[10]。同時，研究進一步發(fā)現在酸性環(huán)境中，iRoot BP、iRoot BP Plus和MTA內部孔隙均增多，晶體結構減少，顯微硬度減低，但MTA的顯微硬度高于iRoot BP 和iRoot BP Plus，提示MTA更適用于炎癥狀態(tài)下的酸性環(huán)境[11]。

目前研究發(fā)現，iRoot BP抗壓強度不受生物胎牛血清的影響，而MTA暴露于胎牛血清中后抗壓強度顯著降低[12]。

2.3 粘結性

接觸不同的液體，iRoot和MTA的粘結強度不同。Shokouhinejad等[13-14]采用推出實驗檢測MTA、iRoot BP、iRoot BP Plus暴露于磷酸鹽緩沖液中粘結強度，結果顯示三者無明顯差異，暴露于酸性溶液中，MTA、iRoot BP粘結強度下降，iRoot BP Plus不受影響。而Kazem等[15]采用推出實驗比較MTA，Biodentine，富含鈣的混合物(CEM)和iRoot BP Plus暴露于血液后的粘結強度。結果顯示，在24、48h，Biodentine粘結強度均最高， MTA和CEM粘結強度最低。四種材料的粘結強度均隨時間增加。同時研究發(fā)現，MTA、iRoot BP Plus對自酸蝕和酸蝕沖洗粘接系統(tǒng)的粘結強度，在初始凝固、完全凝固(7d)時的粘接強度比較差異均無統(tǒng)計學意義。同種材料完全凝固后粘接強度均顯著高于初始凝固[6]。

3 生物學性能

目前，關于iRoot BP 、iRoot BP Plus和MTA對人牙髓細胞[16]、成骨細胞[17]、牙周膜細胞[18]、根尖牙乳頭細胞[19]的增殖影響，尚無定論。多數研究證實iRoot BP Plus具有促進牙髓細胞、根尖牙乳頭細胞、成骨細胞成牙本質向、成骨向分化的潛能[19-22]。同時，研究發(fā)現，iRoot對常見致齲菌如變形鏈球菌和乳酸桿菌及感染根管中常見的致病菌如糞腸球菌、白假絲酵母菌均具有較強的抗菌性[3,23-26]。

4 iRoot BP和iRoot BP Plus在牙髓治療中應用研究

4.1 蓋髓術

4.1.1 動物試驗 采用Wistar 大鼠上頜第一磨牙制備機械性露髓直接蓋髓模型，分別采用iRoot BP Plus、MTA直接蓋髓。組織切片結果顯示 1周時 iRoot BP Plus組可見輕度硬組織沉積，而MTA無硬組織生成。4周時，iRoot BP Plus和MTA組均可見成牙本質樣細胞及具有牙本質小管樣結構的修復性牙本質形成，但MTA組可見形成的牙本質橋不完全和炎癥細胞[27]。Okamoto等[28]采用Wsitar大鼠直接蓋髓模型，4周后micro-CT檢測iRoot BP Plus誘導的修復性牙本質礦物密度、致密性和牙本質體積均較MTA高，差異有統(tǒng)計學意義。表明iRoot BP Plus較MTA誘導形成修復性牙本質時間更早，質量更高。

Shi等[29]采用比格犬切牙機械露髓直接蓋髓模型，3個月后觀察iRoot BP Plus和MTA均有鈣化橋的形成，牙髓炎癥消失，但蓋髓一周后，MTA組修復材料與牙齒交界處出現灰色變色。與其研究結果相一致，國內梅雪等[30]通過比格犬直接蓋髓模型，8周和12周后發(fā)現iRoot BP Plus和MTA均能誘導形成鈣化橋，無牙髓炎癥，但MTA組使牙齒變色。表明iRoot BP Plus和MTA作為蓋髓劑均可取得較好的效果，但MTA會使牙齒著色。

4.1.2 臨床研究 研究顯示，深齲露髓(包括去腐露髓、意外露髓)的年輕恒牙分別采用iRoot BP Plus和MTA直接蓋髓，術后1年iRoot BP Plus組和MTA組鈣化橋形成率分別為86.7%，80%，治療成功率無明顯差異[31]。表明iRoot BP、iRoot BP Plus應用于蓋髓術的臨床療效與MTA相近，均高于氫氧化鈣，是臨床上較為理想的蓋髓劑。

4.2 牙髓切斷術

4.2.1 動物試驗 Liu等[27]采用Wistar 大鼠上頜第一磨牙冠髓切斷，iRoot BP Plus蓋髓。術后1周，根管口可見一層硬組織形成，其下方無炎癥細胞，4周時，3/4樣本可見較厚的牙本質橋形成，牙本質橋下方可見成牙本質樣細胞，殘留的根髓無炎癥反應。1/4樣本可見中度炎癥反應，不完全牙本質橋形成。

4.2.2 臨床研究 深齲意外露髓(面積>1mm)年輕恒牙自根管口切除冠髓，分別應用iRoot BP Plus、MTA蓋髓，術后6個月兩者成功率分別為97.5%，95.0%，差異無統(tǒng)計學意義，但是iRoot BP Plus操作簡單，可節(jié)省臨床操作時間[32]。年輕恒牙復雜冠折分別采用iRoot BP Plus、氫氧化鈣行牙髓切斷術術后12個月臨床及影像學成功率分別為100%，94%，差異無統(tǒng)計學意義。iRoot BP Plus術后3個月內均形成鈣化橋，其中32%的牙齒在術后1個月就出現鈣化橋，iRoot BP Plus形成鈣化橋時間稍快于氫氧化鈣類制劑[33]。表明iRoot BP Plus作為蓋髓劑用于年輕恒牙牙髓切斷術可取得良好的療效，適合做年輕恒牙的活髓切斷術保存活髓。

Azimics等[34]對健康人正畸前需拔除的前磨牙行活髓切斷，分別用MTA和iRoot BP蓋髓，6周后兩組均形成鈣化橋，無牙髓壞死，差異無統(tǒng)計學意義。MTA組患牙對冷刺激敏感減輕，而iRoot BP組對冷刺激更為敏感，鏡下觀察呈輕/中度炎癥狀態(tài)。推測宿主因素可能導致兩者臨床癥狀和牙髓組織病理狀態(tài)的差異的原因[35]。 Jiang等[36]報告了3例年輕恒牙根尖周炎采用iRoot BP和MTA行部分牙髓切斷術的病例，隨訪8個月無臨床癥狀和體征，影像學顯示根尖周陰影縮小，牙根繼續(xù)發(fā)育。表明iRoot BP和MTA生物相容性和生物活性相似，在特定情況下可采用牙髓切斷術的方法治療年輕恒牙牙髓部分壞死和根尖周炎。

4.3 根尖倒充填術

4.3.1 體外研究 比較iRoot BP Plus和MTA作為根尖倒充填材料兩者的封閉性，目前尚無定論。體外通過糞腸球菌滲漏和葡萄糖滲透模型檢測iRoot BP Plus和MTA作為根尖倒充填材料時根端封閉能力，結果顯示兩者封閉能力相似[5,37]。而液體傳導方法、糞腸球菌冠方滲漏實驗測得iRoot BP 作為根尖倒充填材料，封閉性能不如MTA[38-39]。而謝克賢等[40]采用亞甲藍染色檢測銀汞、臨時充填材料、iRoot BP Plus、MTA行根尖倒充填的封閉性，結果顯示iRoot BP Plus和MTA滲漏顯著小于銀汞和臨時充填材料，iRoot BP Plus和MTA滲漏無顯著差別。

4.3.2 動物試驗 Kim等[41]對已建立下頜前磨牙根尖周炎模型的比格犬行根尖手術，切除根尖 3mm，用超聲倒預備3mm，iRoot BP Plus和MTA分別作為倒充填材料，6個月后兩組均具有良好的生物相容性和根尖封閉性，組織學觀察， iRoot BP Plus組倒充填材料表面愈合更好。

4.3.3 臨床研究 前瞻性隨機對照研究評估iRoot BP Plus和MTA在根尖倒充填中的臨床和影像學效果，結果顯示術后12個月兩者的成功率分別為94.4%，93.1%，同時發(fā)現，牙齒類型，病變范圍大小、充填治療質量影響臨床療效，磨牙、病變范圍大于5mm、倒充填不完全，均會使成功率降低[42]。于夢琪等[43]對80顆慢性根尖周炎患牙，進行顯微根尖切除，行iRoot BP Plus根管倒充填，術后1年臨床及影像學檢查成功率達94.4%。同時發(fā)現，性別、年齡、牙位、根尖周病變范圍大小，根尖周病變類型、有無竇道等因素對療效影響無統(tǒng)計學差異。目前對于病變范圍對根尖倒充填療效是否存在影響還存在爭議。認為病損面積大小影響療效的學者指出病變范圍大，愈合需要時間長，在愈合時可能形成瘢痕組織[44]。

4.4 根尖屏障術

劉景等[45]分別采用iRoot BP Plus、MTA充填與成未成年患者根尖孔未閉合患牙根尖孔和根管下段，結果顯示，術后6個月兩者根尖屏障效果相當，但iRoot BP Plus操作時間較MTA組少。Sockalingam等[46]病例報道11歲女孩未發(fā)育完全的右下第二前磨牙畸形中央尖折斷，導致根尖周炎，采用iRoot BP Plus封閉根尖4mm，2周后根管上段采用熱牙膠充填。術后6個月復查發(fā)現超出根尖屏障水平，牙根繼續(xù)生長并發(fā)育完成。推測可能是由于iRoot BP Plus具有成骨誘導的特點，誘導周圍的干細胞形成前成骨細胞，從而分泌骨基質鈣化形成骨[47]。提示iRoot BP Plus在年輕恒牙根尖屏障術中不僅可形成良好的根尖屏障，同時具有促進牙根繼續(xù)發(fā)育的潛能。

4.5 穿孔修補術

髓室底穿孔和根管側穿修補需要修補材料良好的封閉性。關于iRoot髓底穿孔修補的臨床研究尚未見報道。目前主要通過離體牙體外研究iRoot和MTA在髓底穿孔修補的封閉性效果。亞甲藍染色、葡萄糖氧化酶-蒽酮法檢測iRoot BP Plus和MTA作為穿孔修補材料的封閉性能，結果顯示iRoot BP與牙本質結合緊密，MTA和牙本質之間存在不均勻微小間隙，MTA滲漏量較大，iRoot BP滲漏量較小，iRoot封閉性優(yōu)于MTA[48-49]。

綜上所述，iRoot BP和iRoot BP Plus具有優(yōu)良的理化及生物學性能，在牙髓治療的研究應用日益增多，但仍需大樣本的臨床研究和長時間的追蹤確定其臨床療效。