齲病治療藥物的研究進展

張 曄 盧丹陽 逄艷云 劉 穎 綜述 張 旭 審校

（天津醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院·口腔研究所，天津 300070）

齲病在目前仍然是全球發(fā)病率最高的疾病之一（35%，2010年）。近年來，隨著口腔材料和器械的快速發(fā)展，齲病治療效果取得了令人矚目的進步。目前的常規(guī)治療手段基本是建立在有創(chuàng)終止齲病的基礎(chǔ)上，即機械性去腐、備洞和復(fù)合樹脂材料充填。這一技術(shù)需要專業(yè)醫(yī)師的精準(zhǔn)判斷，技術(shù)敏感性較高。對于一些暫時不具備條件就診的特殊患齲人群，如不配合的幼兒、殘障人士和行動不便的老年人，仍存在應(yīng)用局限性。此外，在治療過程中所使用的專業(yè)口腔器械極易產(chǎn)生唾液及血液噴濺，能夠形成長時間懸浮于空氣中的氣溶膠（顆粒直徑 ＜50 μm），這將增加口腔醫(yī)生在公共衛(wèi)生事件中（SARS病毒和2019-nCorvb病毒肺炎）的暴露風(fēng)險。因此，目前臨床亟需一種高效無創(chuàng)或微創(chuàng)終止齲病進展的材料來代替或延緩有創(chuàng)治療，預(yù)防或終止齲病的發(fā)生及進展。

齲病發(fā)生的四聯(lián)因素學(xué)說和靜止齲發(fā)生的流行病學(xué)調(diào)查提示我們，精準(zhǔn)針對齲病的發(fā)病因素和不同階段齲病的病理結(jié)構(gòu)特點，采用抗生物膜和再礦化協(xié)同進行可能是更為積極主動的齲病阻斷策略， 能夠促使早期齲終止或在一定程度上減慢中、深齲的進展速度。因此，用于臨床終止或延緩齲病進展的治療材料應(yīng)具有如下功能： （1）凝固有機基質(zhì)、殺滅細菌；（2） 無創(chuàng)去除表層結(jié)構(gòu)，快速高效再礦化病損體部，堵塞釉質(zhì)孔隙和牙本質(zhì)小管；（3） 實現(xiàn)牙體硬組織較大程度的再礦化修復(fù)。從而達到封閉病變區(qū)，延緩齲病進展的目的。目前臨床已使用的治療齲病的材料大至可分為再礦化類和抗菌類。

1 以再礦化功能為主的齲病阻斷材料

1.1 氟化物

氟化物是目前臨床無創(chuàng)治療齲病所使用的最普遍材料。美國兒童口腔協(xié)會（American Academy of Pediatric Dentistry， AAPD）闡述了定期應(yīng)用氟化物能夠有效降低兒童齲病的發(fā)生率，修復(fù)脫礦受損釉質(zhì)。氟離子可以取代羥基磷灰石（Hydroxyapatite， HAP）中的羥基形成更抗酸的氟磷灰石，從而發(fā)揮防齲和抑齲作用。根據(jù)2018年美國牙科協(xié)會（American Dental Association， ADA）循證醫(yī)學(xué)實踐指南推薦，滲透樹脂聯(lián)合5%氟化鈉清漆可有效治療乳牙及恒牙鄰面非洞型齲。此外，有證據(jù)表明氟化物能夠抑制微生物產(chǎn)酸，擾亂致齲鏈球菌的糖代謝過程，從而減少細菌在釉質(zhì)表面的粘附與共聚。但是，這種殺菌作用往往時效較短，且需反復(fù)應(yīng)用高濃度氟化物（＞2 500 ppm）；使用氟化物不當(dāng)和過量還會造成牙齒和骨骼的氟中毒。目前的臨床研究證據(jù)表明，氟化物對牙釉質(zhì)齲的治療效果更為理想，但由于氟化物可能使釉質(zhì)齲表層加速礦化，阻礙礦物離子進入病損深部進行再礦化修復(fù)，因此對于牙本質(zhì)齲、乳牙齲和根面齲，氟化物則難以達到滿意效果。可見，氟化物是目前較為理想的、日?？沙Ｒ?guī)使用的防齲產(chǎn)品，但是并不能在短時間內(nèi)達到快速高效阻斷齲病的目的。

1.2 CPP/ACP

近年來，護牙素——酪蛋白磷酸肽/無定形磷酸鈣納米復(fù)合物（Casein phosphopeptide / amorphous calcium phosphate， CPP/ACP）受 到 了口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，并作為一種預(yù)防和治療早期齲的產(chǎn)品應(yīng)用于臨床。源自牛奶的CPP可以通過靜電力等作用穩(wěn)定高濃度的鈣離子及磷酸根，形成可溶性CPP/ACP納米復(fù)合物，于脫礦表面建立礦物離子“儲庫”（mineral ions reservoir），促進釉質(zhì)再礦化且有效減少牙體組織礦物離子溶出，明顯改善脫礦引起的白堊斑等癥狀。在微生物方面，CPP/ACP能通過競爭性結(jié)合鈣橋黏著位點抑制遠緣鏈球菌（S.sobrinus）和變形鏈球菌（S.mutans）在牙體表面獲得性膜（acquired pellicle）上的黏附，但并無直接殺菌作用。CPP/ACP強大的礦物離子遞送能力使其具有相對高效的礦化修復(fù)作用；臨床研究表明CPP/ACP對釉質(zhì)齲再礦化效果相較其他同功能產(chǎn)品更為明顯，但是并不具備卓越和快速的抑菌及殺菌效果。因此，CPP/ACP也不能完全滿足對各類型各階段齲病的治療要求。

1.3 仿生釉原蛋白

釉原蛋白約占釉質(zhì)基質(zhì)蛋白的90%，在牙釉質(zhì)基質(zhì)發(fā)育及釉質(zhì)礦化過程發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。在牙釉質(zhì)形成過程中，釉原蛋白自組裝成17～18 nm的球狀超分子聚集體（納米球）、微帶和納米鏈，這種自組裝能力被認為是引導(dǎo)HA晶體形成的關(guān)鍵驅(qū)動力。釉原蛋白的自組裝由疏水相互作用驅(qū)動，在 Ca和PO3的參與下形成納米纖維 （β-sheet結(jié)構(gòu)比例大幅度增加）。重要的是，只有當(dāng)釉原蛋白自組裝和礦化（礦物離子摻雜）同時發(fā)生時，釉原蛋白才能誘導(dǎo)類釉質(zhì)羥基磷灰石晶體形成；反之，提前組裝好的釉原蛋白并不能達到類似結(jié)果。目前研究發(fā)現(xiàn)只有P11-4，其低聚物具有淀粉樣蛋白特征（含有β-sheet結(jié)構(gòu)），可以在生理條件下在釉質(zhì)齲損表層下自組裝成纖維支架，P11-4基質(zhì)對Ca有很高的親和力，從而促進礦物晶體成核啟動礦化。由于天然釉原蛋白的這種自身局限性，研究開始向合成仿生肽發(fā)展，通過模擬釉原蛋白良好的晶體引導(dǎo)能力，促使脫礦釉質(zhì)表面形成與天然組織類似的類釉柱樣結(jié)構(gòu)。但是目前的仿生礦化研究并沒有涉及體內(nèi)釉原蛋白、非釉原蛋白及釉質(zhì)溶解蛋白在釉質(zhì)發(fā)育礦化過程中的重要作用，因此尚需要進一步研究開發(fā)與體內(nèi)真實釉質(zhì)發(fā)育礦化相關(guān)的釉原蛋白類似物，以達到仿生礦化牙釉質(zhì)的作用效果。

2 以殺菌功能為主的齲病阻斷材料

2.1 氟化氨銀

含銀化合物代表一類齲病阻斷藥物，近來使用較為廣泛的氟化氨銀（Silver diamine fluoride， SDF）能與HAP反應(yīng)生成磷酸銀（AgPO），釋放的銀離子（Ag）將與細菌蛋白酶的二硫鍵或巰基相互作用使其失活，并最終導(dǎo)致細菌的死亡（圖 1）。并且，沉積在死菌胞內(nèi)和蛋白質(zhì)上的銀離子在接觸活菌時可被重新激活繼續(xù)發(fā)揮殺菌作用（銀離子的“木馬效應(yīng)”），從而持續(xù)抑制生物膜的形成；與此同時，氟離子也能夠發(fā)揮一定程度的再礦化作用。歸功于上述功能，SDF可同時預(yù)防并阻止冠部中深齲及根面齲的發(fā)生和進展。Chu CH研究組觀察到在不去除齲壞組織的基礎(chǔ)上，對學(xué)齡前兒童應(yīng)用SDF可有效地終止齲病進展，并在隨后2 ～ 3年的隨訪中均未發(fā)現(xiàn)明顯齲壞。SDF成本相對低廉且無需去除腐質(zhì)，因此就診頻率及操作精細度均有所降低。由此可見，兼具抗生物膜和再礦化雙功能的SDF能夠有效阻斷齲病，并得到了臨床的廣泛認可，同時也肯定了采用抗生物膜-再礦化雙功能材料進行無創(chuàng)齲病阻斷策略的可行性。SDF尚存的缺點是對粘膜組織有腐蝕作用并會造成牙齒局部著色變黑，影響美觀，再礦化能力也相對較低，因此并不適用于較大面積的牙體缺損。

2.2 氯己定

氯己定（chlorhexidine， CHX）是目前口腔抗菌材料的金標(biāo)準(zhǔn)。呈陽離子性質(zhì)的CHX分子與帶負電荷的微生物細胞壁能夠憑借靜電作用結(jié)合，改變微生物細胞的滲透壓平衡，影響微生物正常代謝活動，并與細菌胞內(nèi)蛋白質(zhì)作用，最終導(dǎo)致細胞死亡。由于藥代動力學(xué)差異，CHX能夠殘留于牙本質(zhì)小管內(nèi)，阻礙致齲微生物的營養(yǎng)供應(yīng)，持續(xù)發(fā)揮抗菌作用。此外，CHX能夠通過螯合鈣離子，有效抑制膠原水解酶的表達。目前CHX已被嘗試用于阻斷牙本質(zhì)膠原降解，配合氟化物或1%麝香草酚保護漆預(yù)防治療乳牙齲、根面齲和牙酸蝕癥，保持牙本質(zhì)粘接界面的穩(wěn)定性。據(jù)此，基于雙功能齲病阻斷材料的設(shè)計原則，CHX或許是抗菌因子中最可靠的選擇之一。

2.3 季銨鹽抗菌劑

季銨鹽是一種廣譜的陽離子表面活性劑類抗菌劑，在口腔材料中有著廣泛的應(yīng)用，諸如牙齒粘接劑、窩溝封閉劑、牙種植體、義齒基托材料等等。其抗菌機制的發(fā)揮是通過陽離子吸附作用來實現(xiàn)的，通過將其N原子基團的正電荷結(jié)合到帶負電的細菌細胞膜上，導(dǎo)致細胞膜裂解，胞內(nèi)物質(zhì)外泄，同時長鏈烷基與細胞膜中的蛋白和酶結(jié)合，引起細菌變形，發(fā)揮其抗菌殺菌機制。自首個季銨鹽抗菌單體——甲基丙烯酰氧十二烷基嗅吡啶（methacryloyloxydodecy pyridinium bromide，MDPB）出現(xiàn)以來，其突出的抗菌作用使得越來越多的研究傾向于將季銨鹽與其他有效成分混合以開發(fā)新型的復(fù)合材料。其中含MDPB的抗菌粘接劑Clearfil Protect Bond（簡稱PB，Kuraray公司，日本）已成為第一個成功上市的季銨鹽抗菌改性牙科材料。近年來在各種口腔材料中添加季銨鹽抗菌劑都可以達到良好的抗菌效果，但是由于季銨鹽屬于接觸性抗菌劑，只有材料與細菌表面接觸才會觸發(fā)殺菌效應(yīng)。因此將其與抗蛋白試劑聯(lián)合應(yīng)用會取得更好的抗菌效果，發(fā)揮其更好的優(yōu)勢。

3 再礦化/抗生物膜雙功能材料

齲病治療的理想材料應(yīng)具備快速高效礦化的能力，能夠一定程度填補微孔或在較大齲洞中形成再礦化層。新的再礦化物質(zhì)應(yīng)是在原有殘余晶體基礎(chǔ)上外沿生長或與牙體硬組織有一定粘接能力，其機械應(yīng)力應(yīng)同牙體硬組織接近，從而避免微滲漏的發(fā)生。其次，材料應(yīng)具備高效殺菌能力，終止細菌侵襲。最為重要的是材料能在不去除腐質(zhì)或少量機械去腐后應(yīng)用，滿足特殊情況下暫緩齲病進展的需要。

再礦化技術(shù)的核心目的是將礦物離子（Ca， PO

， F）或礦化成核前驅(qū)體-ACP遞送到牙體硬組織的脫礦部位，促進HAP晶體形成。但由于后者能夠在體外形成與自然牙體硬組織礦物晶體成分和結(jié)構(gòu)相似的再礦化組織，因此能夠攜帶大量ACP的兩性聚電解質(zhì)或是更為理想的礦化材料。但是，目前無論是基于經(jīng)典或非經(jīng)典礦化路線的方法，都沒能很好解決以下問題：（1） 釉質(zhì)齲的致密表層將影響無機礦物離子的有效滲透，削弱治療藥物對病損體部的再礦化修復(fù)效果；（2） 牙本質(zhì)齲除無機成分外，尚具有一定比重的有機組分，修復(fù)難度相較釉質(zhì)齲高，需要對有機基質(zhì)進行重建，才能促使ACP有效沉積，以實現(xiàn)牙本質(zhì)小管深部的礦化封閉；（3） 齲病發(fā)生時，生物膜的持續(xù)產(chǎn)酸將使牙體組織局部微環(huán)境長期處于低pH狀態(tài)，這并不利于再礦化層的形成，因此現(xiàn)有再礦化材料尚需協(xié)同殺菌和抑制生物膜的功能。

因此，臨床上尚需一種同滲透樹脂性能相近的再礦化材料或技術(shù)。通過基于毛細原理的有效滲透或自酸蝕克服齲損表層結(jié)構(gòu)的阻礙，將過飽和的鈣磷等礦物離子精準(zhǔn)遞送到牙體硬組織脫礦區(qū)進行再礦化，形成保護屏障，阻止細菌繼續(xù)侵襲健康牙體組織。并且，材料自身應(yīng)具備抗菌或載抗菌活性成分的能力，改善受細菌生物膜驅(qū)動的低pH局部微環(huán)境。而對于牙本質(zhì)齲，為了暫時緩解其進展，再礦化材料除需具備上述兩點功能外，還應(yīng)具有對受損有機模版的修復(fù)能力，才能在一定程度上更好地減緩齲病侵襲，形成再礦化屏障，為進行正式充填修復(fù)治療提供更為優(yōu)良的條件基礎(chǔ)。

近幾年中，已有發(fā)展雙功能材料以促進受損牙體硬組織修復(fù)的研究。例如受氯己定良好的抗基質(zhì)金屬蛋白酶水解作用啟發(fā)，載有氯己定的無定形磷酸鈣納米顆?？杀挥糜谡T導(dǎo)膠原纖維礦化。這種納米顆粒能夠在適當(dāng)條件下持續(xù)釋放氯己定及ACP，從而在誘導(dǎo)膠原礦化的同時，抑制蛋白酶的水解作用及致齲菌活性，這點對于后續(xù)的粘接修復(fù)過程具有重要的保護作用。此外，李建樹團隊提出了鋅取代羥基磷灰石/聚丙烯酸（含阿侖膦酸鹽接枝）納米材料（ ZHA@ALNPAA）用于防治齲病。在齲源性低pH條件下，該材料能夠在釋放有效抑菌物質(zhì)——Zn的同時，校正局部pH環(huán)境，促進后續(xù)牙體組織的再礦化修復(fù)，使仿生再礦化策略進一步貼近臨床應(yīng)用。

此外，一種模擬釉原蛋白結(jié)構(gòu)的相轉(zhuǎn)化溶菌酶材料（phase-transited lysozyme， PTL）在體外及體內(nèi)研究中均展現(xiàn)了穩(wěn)定的粘附性能，經(jīng)過簡單的噴涂或浸泡后即可在牙體硬組織表面形成PTL納米涂層。這一涂層的形成是在溶菌酶溶液中加入高效二硫鍵還原劑Tris（2-carboxyethyl） phosphine（TCEP），快速打開分子內(nèi)二硫鍵從而觸發(fā)α-helix構(gòu)象向低能態(tài)的β-sheet 聚集自發(fā)轉(zhuǎn)變，繼而發(fā)生超快速淀粉樣轉(zhuǎn)變。此時溶菌酶的疏水基團大量暴露，導(dǎo)致分子間疏水作用力增強，由此驅(qū)動溶菌酶自組裝形成寡聚體和原纖維，后者會分別在氣液界面和體相內(nèi)組裝為致密的二維納米薄膜和球形聚集體。依靠PTL納米級產(chǎn)物的滲透能力可在釉質(zhì)及牙本質(zhì)微孔隙中穩(wěn)定粘附，而材料表面豐富的官能團（如-COOH、-OH）可螯合鈣磷離子，進一步形成與牙體組織機械性能相近的羥基磷灰石，再礦化修復(fù)受損的牙體硬組織。同時，PTL具備易于二次改性的潛力，可通過接枝聚乙二醇使涂層表面電荷分布更加均勻，當(dāng)涂層極性增加時，會增強對疏水分子的抵抗能力，賦予牙體硬組織表面抗污能力，從防止細菌粘附這一源頭來阻斷齲病的發(fā)生及進展。

4 結(jié)語

綜上所述，將再礦化材料與高效安全的殺菌材料整合，向齲損部位精準(zhǔn)協(xié)同遞送，從而在微創(chuàng)條件下更為主動地終止齲病進展是未來齲病微創(chuàng)/無創(chuàng)治療的重要發(fā)展方向。無創(chuàng)/微創(chuàng)齲病阻斷理論和相關(guān)材料學(xué)的研究對延緩患者齲病進程，緩解癥狀以及提高生活質(zhì)量方面，具有重大臨床和社會價值；同時，該理論也為齲病精準(zhǔn)預(yù)防和治療提供了一條全新研究思路。