牙本質(zhì)小管堵塞并誘導(dǎo)再礦化的研究進(jìn)展

朱軒言,田子璐,王惠敏,楊宇斌,朱 松

牙本質(zhì)過敏癥(dentin hypersensitivity，DH)是指暴露的牙本質(zhì)小管在受到溫度、壓力、化學(xué)、滲透壓變化等刺激時引起的短暫、尖銳的疼痛的癥狀，且這種癥狀不能歸咎于其他任何形式的牙齒缺損或病理變化[1]。DH是一種常見的癥狀，發(fā)生率為4.8%～62.8%[2]，牙周病患者的發(fā)生率更高。DH可以發(fā)生于任何年齡，主要在30～40歲，并可累及任何牙齒，其中尖牙和第一前磨牙最易受累[3]。

1 病因及發(fā)病機(jī)制

牙本質(zhì)的暴露，磨耗、磨損、酸蝕、不良習(xí)慣等導(dǎo)致牙釉質(zhì)的缺失或牙周炎引起的牙齦萎縮，以及一些醫(yī)源性因素，如牙齒漂白、牙根平整術(shù)和牙周外科手術(shù)等，都可以導(dǎo)致牙本質(zhì)過敏[4]。目前主要有3種機(jī)制解釋DH：①神經(jīng)終末傳導(dǎo)學(xué)說，②牙本質(zhì)細(xì)胞傳導(dǎo)學(xué)說，③液體動力學(xué)說。其中由Braennstroem和Astroem 提出的液體動力學(xué)說被大多數(shù)人支持。有證據(jù)表明暴露的牙本質(zhì)受到外界刺激時，牙本質(zhì)小管內(nèi)的液體會膨脹或收縮從而出現(xiàn)移動，速度最快可達(dá)4 mm/s，液體的快速移動引起牙髓淺表成牙本質(zhì)細(xì)胞周圍A-δ牙髓神經(jīng)纖維的機(jī)械感受器興奮，刺激牙髓神經(jīng)，從而引起牙本質(zhì)過敏[5-6]。

2 治療DH的原理

目前治療DH的原理主要有兩種：①通過改變牙髓感覺神經(jīng)興奮性，從而阻斷牙髓神經(jīng)活動。有報道含鉀鹽的制劑在臨床應(yīng)用有治療DH的作用，鉀鹽通過增加神經(jīng)纖維周圍細(xì)胞鉀離子的濃度，從而阻斷牙髓神經(jīng)的疼痛傳導(dǎo)。但體外研究顯示鉀離子的這種作用是短暫并可逆的[4]。②堵塞牙本質(zhì)小管，從而抑制牙本質(zhì)小管內(nèi)液體的流動。據(jù)報道牙髓組織壓力為15 cm H2O(1.47 kPa)，比周圍口腔壓力高，一旦包裹牙本質(zhì)的牙釉質(zhì)或牙骨質(zhì)被破壞，一些牙本質(zhì)液就會緩慢地滲入口腔[7]。牙本質(zhì)小管的數(shù)目和半徑與牙本質(zhì)液流動有關(guān)，因此也與牙本質(zhì)過敏的程度有關(guān)。液體流量與牙本質(zhì)小管半徑的4次方成正比。所以任何堵塞牙本質(zhì)小管的方法都被認(rèn)為可以減輕DH的疼痛[8]。各種脫敏劑通過將不溶物質(zhì)沉淀到牙本質(zhì)表面，或形成沉淀物堵塞牙本質(zhì)小管，從而減少外部刺激對牙本質(zhì)液體流動的影響，達(dá)到治療DH的效果。一些證據(jù)表明，相比于神經(jīng)纖維的去極化，以堵塞牙本質(zhì)小管為基礎(chǔ)的藥物可以更快地緩解DH[9]。研究表明粘接劑易受牙本質(zhì)液體滲透的影響，導(dǎo)致粘接強度顯著降低。牙本質(zhì)小管被堵塞的同時，抑制了牙本質(zhì)內(nèi)液體的流出，有利于粘接[10]。此外，細(xì)菌物質(zhì)會利用開放的牙本質(zhì)小管到達(dá)牙髓，從而引起牙髓的炎癥，堵塞牙本質(zhì)小管可以保護(hù)牙髓組織[11]。綜上所述，當(dāng)今研究因此更多地偏向于堵塞牙本質(zhì)小管從而治療DH。本文介紹了堵塞牙本質(zhì)小管并誘導(dǎo)其進(jìn)一步礦化從而治療DH的方法。

3 堵塞牙本質(zhì)小管并誘導(dǎo)礦化

3.1 納米羥基磷灰石

納米羥基磷灰石(nano-hydroxyapatite，n-HAp)是口腔硬組織的主要結(jié)構(gòu)之一，具有優(yōu)良的生物活性，可以誘導(dǎo)細(xì)胞的自然反應(yīng)和礦化過程。因此，n-HAp是一種非常理想的天然牙本質(zhì)小管堵塞材料[12]。它具有水化性和潤濕性，能夠在適當(dāng)?shù)臐舛认箩尫赔}離子和磷酸根離子[4]。n-HAp晶體可以在幾分鐘內(nèi)堵塞牙本質(zhì)小管，并在幾小時內(nèi)形成礦化層，作為鈣離子和磷酸根離子的供源，以維持過飽和狀態(tài)，為牙本質(zhì)小管內(nèi)繼續(xù)再礦化提供條件[13]。有體外實驗結(jié)果表明，n-HAp在牙本質(zhì)小管內(nèi)沉積了一層較厚的羥基磷灰石，并在牙本質(zhì)表面形成一層均勻且不滲透的膜，阻礙外界刺激進(jìn)入牙髓，從而消除DH癥狀。兩周時間大部分牙本質(zhì)小管被堵塞，如果增加n-HAp的使用次數(shù)，有可能堵塞更多牙本質(zhì)小管[4]。有研究顯示80 nm n-HAp對牙本質(zhì)小管的堵塞效果優(yōu)于300 nm n-HAp[14]。還有研究顯示使用不同粒徑和形貌的n-HAp處理牙本質(zhì)，短棒狀堵塞效果最佳，說明n-HAp對牙本質(zhì)小管的堵塞作用也與其形貌有一定的關(guān)系，并不是單純粒子越小，效果越好[15]。

n-HAp雖然獲得了一些具有前景的體外實驗結(jié)果，但n-HAp的穩(wěn)定性和力學(xué)性能較差，強度較低，脆性大，結(jié)晶度較高，并且在中性pH條件下溶解度低，需要酸性pH環(huán)境釋放離子。據(jù)報道，許多離子可以取代羥基磷灰石中的鈣、磷酸鹽或羥基離子生成羥基磷灰石的取代產(chǎn)物。碳酸化羥基磷灰石和鍶羥基磷灰石等取代產(chǎn)物比n-HAp更易溶解，導(dǎo)致結(jié)晶度和某些材料性能的改變，包括相穩(wěn)定性和反應(yīng)性[16]。應(yīng)用各種有機(jī)和無機(jī)材料對n-HAp表面進(jìn)行改性，不僅可以賦予其新的功能，還可以提高n-HAp的生物活性[17]。

聚酰胺-胺型樹枝狀高分子(polyamidoamine dendrimer，PAMAM)具有較低的毒性、較好的生物相容性和較大的比表面積，是一種優(yōu)良的成核模板，能快速吸收鈣和磷離子，有望為羥基磷灰石的改性提供一個理想的載體[18]。在體外，具有不同類型官基團(tuán)的PAMAM樹狀大分子可以調(diào)節(jié)HAp納米結(jié)構(gòu)的大小和形狀[19]。有研究成功地用含有羧基末端的PAMAM對n-HAp進(jìn)行了水基化改性，新產(chǎn)物擁有有機(jī)和無機(jī)材料的優(yōu)點以及理想的生物相容性，進(jìn)入牙本質(zhì)小管后能與膠原纖維交聯(lián)，并在表面羧基的幫助下誘導(dǎo)HAp形成，進(jìn)一步填充牙本質(zhì)小管的間隙，從而有效堵塞牙本質(zhì)小管[17]。

介孔二氧化硅納米顆粒(mesoporous silica nanoparticles，MSNs)是孔徑為2～6 nm，直徑為50～300 nm的多孔顆粒，由于其具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、較大的比表面積、良好的吸附性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，在生物醫(yī)學(xué)方面得到應(yīng)用，被廣泛用作藥物、基因和功能性納米顆粒的載體[20]。考慮到MSNs獨特的性質(zhì)和n-HAp的礦化潛力，有研究設(shè)計合成了含有這兩種成分的生物復(fù)合材料。實驗結(jié)果顯示n-HAp@MSNs可以有效堵塞牙本質(zhì)小管，小管內(nèi)的管狀晶體與管壁緊密結(jié)合，堵塞深度比單獨使用MSNs處理更好。n-HAp@MSNs不僅具有優(yōu)異的牙本質(zhì)小管堵塞能力，而且具有良好的耐酸穩(wěn)定性和再礦化潛力[21]。

由于僅僅使用n-HAp堵塞牙本質(zhì)小管維持的時間較短，效果不理想，所以有研究將來自非膠原蛋白的兩個酸性肽簇相結(jié)合起來，設(shè)計了一種膠原/鈣雙親和肽E8DS。其中8個連續(xù)的谷氨酸殘基的基序來自骨唾液蛋白，為E8DS提供了高負(fù)電荷，并通過離子機(jī)制直接與羥基磷灰石表面的鈣離子結(jié)合。其余的殘基來自牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白1中的功能序列，通過靜電作用與位于膠原纖維間隙區(qū)的E1帶結(jié)合。該結(jié)構(gòu)的特點有助于肽固定在膠原纖維的間隙區(qū)，增加間隙區(qū)的電荷負(fù)性。從而吸引Ca2+，逐步改善膠原纖維的再礦化過程。實驗證實了E8DS與牙本質(zhì)膠原基質(zhì)具有長期較強的親和力，可以穿透膠原基質(zhì)，深度可達(dá)5 μm[22]。

3.2 生物活性玻璃

生物活性玻璃(bioactive glasses，BGs)主要成分為SiO2-CaO-Na2O-P2O5，堵塞牙本質(zhì)小管后，可以釋放鈣、磷離子并形成羥基碳酸鹽層，誘導(dǎo)牙本質(zhì)小管再礦化[18]。文獻(xiàn)報道BGs可以堵塞大約90%的牙本質(zhì)小管，但是這些堵塞物強度較低，并且刷牙容易被去除[23]。

PAMAM和BGs都可以有效地治療DH，有研究成功將PAMAM和介孔生物活性玻璃納米粒子(mesoporous bioactive glass nanoparticles，MBN)結(jié)合形成新材料PAMAM@MBN。PAMAM@MBN可以有效地改善DH，在牙本質(zhì)小管的堵塞和再礦化方面具有更好的效果[18]。此外，由于MSNs具有較大的比表面積/質(zhì)量比，但缺乏生物活性；而BGs的比表面積小于MSNs，卻具有較大的生物活性[24]，有研究設(shè)計了生物活性玻璃納米顆粒包覆介孔二氧化硅納米顆粒，其在牙本質(zhì)小管的堵塞和牙本質(zhì)小管的再礦化方面比BGs更為有效[20]。

現(xiàn)在已有多種生物活性玻璃被研制用于體外實驗評估。例如報道顯示，磷酸二鈣生物玻璃與30%磷酸混合可以堵塞牙本質(zhì)小管，深度為60 μm；納米氧化鈣顆粒與30%磷酸混合甚至能達(dá)到100 μm的深度[22]； 80S生物活性玻璃粉末和20%、30%、40%的磷酸混合，可以堵塞牙本質(zhì)小管的深度為30.7～62.6 μm[25]；一種生物活性玻璃的商業(yè)產(chǎn)品PerioGlas?與20%或30%磷酸混合，可以堵塞牙本質(zhì)小管的深度為68～74 μm[26]；與30%和40%磷酸混合的介孔生物活性玻璃糊劑，堵塞的深度可以大于80 μm[27]。

3.3 沒食子酸/金屬離子絡(luò)合物

含有鄰苯三酚的沒食子酸(gallic acid，GA)是一種天然的、廉價的、豐富的、可食用的化合物，可在蔬菜和水果中制取，具有潛在的誘導(dǎo)牙本質(zhì)小管再礦化的功能。為了加速GA的交聯(lián)，有研究將GA和金屬離子或金屬氧化物混合在一起形成穩(wěn)定可逆的絡(luò)合物，用于治療DH?？梢栽? min內(nèi)形成GA/金屬離子絡(luò)合涂層覆蓋并滲透進(jìn)入牙本質(zhì)小管，堵塞近60%的牙本質(zhì)小管。然后GA/金屬離子絡(luò)合物在牙本質(zhì)小管內(nèi)誘導(dǎo)其再礦化，吸收鈣、磷離子促進(jìn)HAp緊密堆積的生長。其中沒食子酸/Fe3+絡(luò)合物堵塞牙本質(zhì)小管的效果最好，7 d牙本質(zhì)小管堵塞率約為87%[28]。有研究比較了532 nm半導(dǎo)體泵浦固體激光、沒食子酸/Fe3+絡(luò)合物和3種市售牙本質(zhì)脫敏劑對牙本質(zhì)小管的堵塞作用，結(jié)果表明沒食子酸/Fe3+絡(luò)合物處理后的樣本牙本質(zhì)液體流量減少的最多，幾乎所有的牙本質(zhì)小管都被阻塞。在沒食子酸/Fe3+絡(luò)合物處理的牙本質(zhì)的斷裂亞表面，鄰近的管周牙本質(zhì)由沒食子酸/Fe3+絡(luò)合物連接[29]。

4 總 結(jié)

Grossman在1935年提出了治療DH的一些標(biāo)準(zhǔn)：治療措施應(yīng)對牙髓無刺激性，施用相對無痛，容易進(jìn)行，起效迅速，有效期長，無染色效果，持續(xù)有效。到目前這些標(biāo)準(zhǔn)依然適用，但大多數(shù)治療都未能滿足這些標(biāo)準(zhǔn)中的一項或多項標(biāo)準(zhǔn)[30]。

現(xiàn)在有許多通過堵塞牙本質(zhì)小管治療DH的方法已經(jīng)被證實有效，并在臨床上得到了應(yīng)用，例如樹脂粘接劑，激光，草酸鹽，Gluma，氟化物，鍶，Novamin，精氨酸和CaCO3等[22, 31-32]。但這些單純堵塞牙本質(zhì)小管治療DH的方法并沒有達(dá)到令人滿意的效果，因為堵塞的牙本質(zhì)小管在抵抗酸蝕和磨損的能力較差，即使治療有效，牙本質(zhì)的敏感也會經(jīng)常復(fù)發(fā)[33-34]。而誘導(dǎo)礦化往往需要一定的時間，例如8 DSS肽吸引鈣磷離子形成礦化物需要約1周的時間，起效較慢是誘導(dǎo)礦化的一個不足之處[35]。堵塞牙本質(zhì)小管并誘導(dǎo)其再礦化的方法將機(jī)械堵塞牙本質(zhì)小管和誘導(dǎo)礦化兩種方法相結(jié)合，可以在短時間內(nèi)堵塞牙本質(zhì)小管，迅速減輕牙本質(zhì)敏感的癥狀，并在未來的一段時間內(nèi)持續(xù)發(fā)揮作用，誘導(dǎo)牙本質(zhì)小管內(nèi)的再礦化。但目前關(guān)于堵塞牙本質(zhì)小管并誘導(dǎo)其再礦化的方法研究大多基于體外實驗，動物實驗和臨床試驗的研究相對不足，由于體外實驗環(huán)境和口腔內(nèi)實際的環(huán)境有所差異，所以還需要進(jìn)一步的研究，證實這些方法在實際口腔環(huán)境下的有效性。