含氟牙膏修復(fù)牙體硬組織的研究

高 艷 肖 蕾 雷發(fā)玲 何陵玲 易 丹 黃金蓮

(無限極(中國(guó))有限公司，廣東 廣州 510623)

1 前言

1.1 齲齒現(xiàn)狀

口腔健康與全身健康是一個(gè)密不可分的整體，口腔健康是全身健康的前提。世界衛(wèi)生組織( WHO) 將齲病列在心血管疾病和癌癥之后，居危害人類健康疾病的第3位。根據(jù)《2019年全球疾病負(fù)擔(dān)研究》，估計(jì)全世界近35億人患有口腔疾病，其中恒牙齲齒(蛀牙)最為常見[1]。

WHO建議以5歲年齡兒童的患齲狀況來代表乳牙的患齲情況，以12歲年齡兒童的患齲狀況來代表年輕恒牙的患齲情況。第四次全國(guó)口腔健康流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，5歲兒童患齲率71.9%，12歲兒童年輕恒牙齲患率為38.5%。與十年前的第三次全國(guó)口腔健康流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果對(duì)比，5歲兒童患齲齒率上升5.9%，12歲兒童患齲齒率上升9.6%，我國(guó)兒童患齲齒率呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)[2]。

齲齒是發(fā)生在牙體硬組織上的漸進(jìn)性感染性破壞性疾病，是最常見的口腔疾病，是造成人類失牙的主要原因。它是一種慢性疾病，兒童乳牙硬組織薄，礦化度低，溶解度高，滲透性強(qiáng)，釉質(zhì)的強(qiáng)度和抗酸性較低，所以兒童齲齒發(fā)病早、進(jìn)展快，對(duì)兒童牙齒發(fā)育影響較大。兒童齲病管理是要早預(yù)防、早控制、早治療[3]。乳牙牙釉質(zhì)厚度和牙本質(zhì)厚度約為恒牙的1/2，乳牙更易受到酸的作用而脫鈣，也易受氟化物的作用增加抗酸性。2010年WHO的報(bào)道提出在日常生活中應(yīng)用氟來預(yù)防齲齒，如使用含氟牙膏、口腔清洗劑、飲水加氟、食用加氟鹽和牛奶等[4]。含氟牙膏是世界范圍內(nèi)最易獲得的氟化物來源，自20世界70年代以來，單獨(dú)使用含氟牙膏或與飲水氟化一起，是減少齲齒發(fā)生的主要方法。在全球人口中，經(jīng)常使用含氟牙膏被認(rèn)為是減少齲齒患病率和嚴(yán)重程度并推遲其發(fā)展的主要手段[2]。

1.2 氟化物作用

氟在自然界中廣泛分布，人體可以從飲水、食物中攝入氟，適量氟對(duì)維持人體的生理功能具有非常重要的作用。氟可以構(gòu)建牙釉質(zhì)，是牙齒重要成分。氟被牙釉質(zhì)中的羥磷灰石吸附后，在牙齒表面形成一層堅(jiān)硬的氟磷灰石保護(hù)層，具有抗酸性、抗腐蝕性作用，并能抑制嗜酸細(xì)菌的活性和抵抗某些酶對(duì)牙齒的損害，進(jìn)而預(yù)防齲齒的發(fā)生。人體骨骼固體的60%為骨鹽(主要為羥磷灰石)，氟能與骨鹽結(jié)晶表面的離子進(jìn)行交換，形成氟磷灰石而成為骨鹽的組成部分。骨鹽中的氟多時(shí)，骨質(zhì)堅(jiān)硬，而且適量的氟有利于鈣和磷的利用及在骨骼中沉積，可加速骨骼的形成，促進(jìn)生長(zhǎng)，并維護(hù)骨骼健康。缺氟時(shí)，由于牙釉質(zhì)中不能形成氟磷灰石保護(hù)層，牙釉質(zhì)易被微生物、有機(jī)物和酶侵蝕而發(fā)生齲齒，也易發(fā)生骨質(zhì)疏松。氟過量時(shí)，可引起氟中毒，不僅影響骨骼和牙齒，而且還會(huì)影響中樞神經(jīng)、內(nèi)分泌和生殖等多個(gè)系統(tǒng)。氟斑牙和氟骨癥就是體內(nèi)氟過量引發(fā)的慢性全身性疾病[4]。

基于居民日常用氟的安全性，我國(guó)對(duì)含氟牙膏中氟含量是有嚴(yán)格規(guī)定的，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《牙膏(GB/T 8372-2017)》規(guī)定成人含氟防齲牙膏的氟含量為0.05%～0.15%，兒童含氟防齲牙膏的氟含量為0.05%～0.11%。同時(shí)，行業(yè)專家強(qiáng)調(diào)3歲以內(nèi)嬰幼兒每次牙膏用量米粒大小，約0.2g牙膏；3歲以上兒童每次用量豌豆大小，約0.5g牙膏。對(duì)于6歲以下兒童，要在家長(zhǎng)的監(jiān)督和指導(dǎo)下刷牙，鼓勵(lì)孩子吐出牙膏，避免吞咽[3]。

經(jīng)常使用含氟牙膏被認(rèn)為是減少齲齒患病率和嚴(yán)重程度并推遲其發(fā)展的主要手段[2]。本文作者研制開發(fā)了一款含0.06%氟的植雅兒童牙膏，添加氟化鈉提供氟源。除了氟化鈉，植雅兒童牙膏還含有木糖醇、黃芩根提取物、忍冬花提取物等多種具有抑制口腔齲齒致病菌繁殖的成分。通過增加牙齒抗酸性、促進(jìn)再礦化，以及抑制致病菌繁殖等多重角度來預(yù)防或控制齲齒。本研究重點(diǎn)介紹了采用體外牛牙牙釉質(zhì)脫礦—再礦化試驗(yàn)，研究植雅兒童含氟牙膏修復(fù)脫礦牙釉質(zhì)、促進(jìn)牙齒再礦化的作用。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備

36～48月齡牛的下頜中前磨牙、切牙或磨牙；1%乳酸；人工唾液；軟毛電動(dòng)牙刷；掃描電鏡(日立S3400N)；顯微硬度計(jì)(Ti980)。

人工唾液配制：NaCl 0.4g、KCl 0.4g、CaCl2·2H2O 0.759g、NaH2PO4·2H2O 0.78g、Na2S·2H2O 0.005g、尿素1g，溶于1L蒸餾水中，調(diào)整 pH 值至7.0，高壓消毒，置于4℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

測(cè)試樣品：植雅兒童含氟牙膏(0.06%氟，以F-計(jì))。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程

前處理：篩選40顆牙冠表面無裂痕、齲損及色斑的36～48月齡牛的下頜中前磨牙、切牙或磨牙。用拋光機(jī)打磨篩選合格的牛牙牙冠表面，使釉面光滑、色澤均勻，之后清洗干凈。隨機(jī)抽取3顆前處理好的牛牙，作為脫礦前樣本，按2.3方法測(cè)掃描電鏡、表面顯微硬度。

脫礦：用1%乳酸溶液浸泡前處理好的牛牙，進(jìn)行脫礦。每天兩次，每次2min，持續(xù)浸泡2周。在間斷期，將樣本置于37℃人工唾液中，每24h更換1次人工唾液。脫礦結(jié)束后，隨機(jī)抽取3顆牛牙，作為脫礦后樣本，按2.3方法測(cè)掃描電鏡、表面顯微硬度。

再礦化：取0.5g測(cè)試樣品均勻涂布于脫礦后牛牙釉質(zhì)表面，用牙刷刷2min，每天兩次，共刷8周。在間斷期，將樣本置于37℃人工唾液中，每24h更換1次人工唾液。再礦化處理2周、4周、6周、8周時(shí)，分別隨機(jī)抽取3顆牙齒，按2.3方法測(cè)掃描電鏡、表面顯微硬度。

2.3 測(cè)試方法

牙釉質(zhì)在被酸蝕脫礦、再礦化過程中，伴隨著礦物質(zhì)的流失、再結(jié)晶，其內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，如釉面形態(tài)、微孔。通過掃描電鏡可觀察到這種微觀結(jié)構(gòu)的改變。硬度是牙釉質(zhì)重要的物理性能之一，是牙釉質(zhì)功能的基礎(chǔ)，也是釉質(zhì)礦化程度和礦物質(zhì)的含量的反映，硬度的變化可以反映牙釉質(zhì)礦物質(zhì)的獲得和丟失。牙釉質(zhì)發(fā)生脫礦時(shí)，鈣磷等元素流失，礦質(zhì)密度下降，牙齒表面硬度降低，牙釉質(zhì)強(qiáng)健程度下降；牙釉質(zhì)發(fā)生再礦化時(shí)，鈣磷等元素重新形成晶體，礦質(zhì)密度增加，牙釉質(zhì)強(qiáng)健程度提高[1]。因此，本試驗(yàn)選用掃描電鏡和表面顯微硬度作為有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.3.1 掃描電鏡(SEM圖)

各組樣本分別在脫礦前、脫礦后、再礦化2周、4周、6周及8周時(shí)，隨機(jī)抽取3個(gè)樣本，使用物理切割機(jī)將抽取的樣本切割成大小為4mm×4mm×2mm體積的釉質(zhì)方塊，超聲振蕩清洗去除雜質(zhì)與碎屑。室溫下干燥，逐一固定于掃描電鏡載物臺(tái)上，在真空中噴金，掃描電鏡下觀察標(biāo)本釉質(zhì)表面孔隙及釉柱的改變情況。

2.3.2 表面顯微硬度

各組樣本分別在脫礦前、脫礦后、再礦化2周、4周、6周及8周時(shí)，隨機(jī)抽取3個(gè)樣本，使用物理切割機(jī)將抽取的樣本切割成大小為4mm×4mm×2mm體積的釉質(zhì)方塊，超聲振蕩清洗去除雜質(zhì)與碎屑。然后使用環(huán)氧樹脂過夜梯度溫度包埋釉質(zhì)方塊，再使用1500目細(xì)砂紙將釉質(zhì)表面打磨光滑，最后將制作好的樣本使用5/12HXD-1000TM型數(shù)字式顯微硬度計(jì)測(cè)量牙釉質(zhì)表面顯微硬度(SMH)，50g負(fù)荷，加載15s。每個(gè)釉質(zhì)塊測(cè)量 2個(gè)點(diǎn) SMH值，取3個(gè)平行樣本的均值，單位Gpa。

3 結(jié)果

3.1 掃描電鏡

3.1.1 脫礦前后對(duì)比

脫礦前和脫礦后，牛牙釉質(zhì)SEM如圖1。對(duì)比脫礦前后，牛牙釉質(zhì)表面SEM圖，脫礦前牙釉質(zhì)表面形態(tài)排列整齊致密，未見微孔及凹凸不平的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。脫礦后，可明顯觀察到牙釉質(zhì)表面有大量的微孔與凹凸不平的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。牙釉質(zhì)是一種半透明的鈣化組織，由無數(shù)密集的釉柱和少量柱間質(zhì)組合而成，其構(gòu)成成分中，無機(jī)物約占95%，有機(jī)物約占0.6%，水分約4%。牙釉質(zhì)中無機(jī)物主要為羥基磷灰石，約占90%，其他為碳酸鈣、磷酸鎂和氟化鈣，另有少量的鈉、鉀、鐵、鉛、錳、鍶等。這些成分會(huì)被酸溶解，而流失掉[5]。用1%乳酸浸泡牛牙2周，牛牙硬組織中礦物質(zhì)因酸的作用在水中溶度積變大，溶解在水中礦物質(zhì)增多，釉質(zhì)上的礦物質(zhì)逐漸流失掉，表面變得凹凸不平，孔隙變大、增多，說明造模成功。

圖1 脫礦前后牛牙釉質(zhì)SEM圖

3.1.2 再礦化2周的SEM圖

經(jīng)測(cè)試樣品刷牙2周后，牛牙釉質(zhì)SEM如圖2。分析500倍鏡和3000倍鏡的SEM圖，與脫礦后對(duì)比，再礦化2周釉質(zhì)上的微孔明顯變少，釉質(zhì)表面有沉積物填充、覆蓋，表面變得更平整；釉質(zhì)中大蜂窩孔消失，釉質(zhì)變得致密。這說明用測(cè)試牙膏刷牙，牙膏中氟在釉質(zhì)上沉積，釉面上礦物質(zhì)重結(jié)晶增多，生成沉淀，填充被酸蝕出現(xiàn)的微孔，以及與釉質(zhì)中鈣反應(yīng)，生成更致密的氟化鈣或氟磷灰石。與脫礦前的釉質(zhì)表面相比，再礦化2周釉質(zhì)上仍有微孔存在，釉質(zhì)的致密感不如脫礦前。

圖2 再礦化2周牛牙釉質(zhì)SEM圖

3.1.3 再礦化4周的SEM圖

經(jīng)測(cè)試樣品刷牙4周后，牛牙釉質(zhì)SEM如圖3。分析500倍鏡SEM圖，與脫礦后以及再礦化2周相比，再礦化4周釉質(zhì)上的微孔顯著減少，幾乎沒有，釉質(zhì)表面變得更平整、更致密。對(duì)比再礦化2周和4周的3000倍鏡SEM圖，再礦化4周釉質(zhì)表面微粒排列變得更加整齊致密。這說明繼續(xù)使用測(cè)試牙膏刷牙，牙膏中的氟繼續(xù)沉積，礦物質(zhì)重結(jié)晶逐漸增多，牙齒流失的成分逐步被補(bǔ)充。與脫礦前釉質(zhì)相比，再礦化4周釉質(zhì)表面微粒平整度和致密感仍不如脫礦前。

圖3 再礦化4周牛牙釉質(zhì)SEM圖

3.1.4 再礦化6周的SEM圖

經(jīng)測(cè)試樣品刷牙6周后，牛牙釉質(zhì)SEM如圖4。分析500倍鏡SEM圖，與脫礦后、再礦化2周和4周相比，再礦化6周釉質(zhì)上已觀察不到微孔，釉質(zhì)表面變得更平整、更致密。分析3000倍鏡SEM圖，再礦化6周釉質(zhì)表面微粒排列變得更加整齊致密，與脫礦前幾乎無明顯差異。

圖4 再礦化6周牛牙釉質(zhì)SEM圖

3.1.5 再礦化8周的SEM圖

經(jīng)測(cè)試樣品刷牙8周后，牛牙釉質(zhì)SEM如圖5。由圖可知，再礦化8周釉質(zhì)表面更加平整、致密，覆蓋物增多，且釉質(zhì)表面微粒排列更平整、緊致，并優(yōu)于脫礦前。由圖5中F2和F3圖片可以看出，釉質(zhì)表面有沉積物覆蓋、填充，使釉質(zhì)質(zhì)地變得更致密。

圖5 再礦化8周牛牙釉質(zhì)SEM圖

由以上SEM圖可知，脫礦后的牛牙經(jīng)測(cè)試樣品刷牙2周、4周、6周、8周后，釉質(zhì)表面形態(tài)逐漸由稀松、凹凸不平、微孔多變得平整、致密、無微孔，且可明顯觀察到沉積物覆蓋、填充。可能是牙膏中的氟殘留在釉質(zhì)中，促進(jìn)礦物質(zhì)在釉質(zhì)上重結(jié)晶，釉質(zhì)中沉積物增多，補(bǔ)充流失掉礦物質(zhì)，填充微孔，覆蓋凹凸不平釉面，使釉質(zhì)逐漸變得平整、致密、無孔隙。

3.2 表面顯微硬度

按2.3.2測(cè)試方法，測(cè)得樣本的表面顯微硬度值如表1。對(duì)比脫礦前后牙釉質(zhì)的硬度值，脫礦后牙釉質(zhì)的硬度值顯著降低。牛牙經(jīng)酸浸泡后，釉柱和柱間質(zhì)流失，釉質(zhì)崩塌，硬度降低。用測(cè)試樣品刷牙2周、4周、6周、8周后，牛牙釉質(zhì)硬度逐漸提高，均顯著高于脫礦后的牙釉質(zhì)表面硬度值。氟吸附或結(jié)合于脫礦釉質(zhì)表面，生成沉積物，填充、沉積于損害的釉柱及釉柱間隙中，使釉質(zhì)硬度提高。隨著刷牙時(shí)間延長(zhǎng)，硬度逐漸提高，說明隨著含氟牙膏使用，沉積物越來越多，牙齒被修復(fù)增多，抵抗外力逐步增強(qiáng)。

表1 各組的表面顯微硬度測(cè)量結(jié)果

由SEM圖和釉質(zhì)表面顯微硬度結(jié)果可知，用測(cè)試樣品分別刷牙2周、4周、6周和8周后，脫礦后牛牙的釉面形態(tài)由稀疏變得致密，微孔孔隙逐漸減少以及表面顯微硬度逐漸提高。刷牙時(shí)，牙膏中氟被吸附或殘留在牙齒中，誘導(dǎo)并參與礦物質(zhì)在牙齒上重結(jié)晶。重結(jié)晶的礦物質(zhì)填充、覆蓋釉面及微孔，脫礦后的牛牙釉質(zhì)得到修復(fù)。因此，測(cè)試樣品具有修復(fù)牙釉質(zhì)、促進(jìn)牙齒再礦化作用。

4 結(jié)論

齲齒的發(fā)生是由于菌斑中的細(xì)菌產(chǎn)酸，造成牙體硬組織的缺損，鈣的流失(脫礦)會(huì)由牙齒微環(huán)境中鈣的沉積(再礦化)補(bǔ)償。防止齲齒發(fā)展或進(jìn)展的關(guān)鍵因素是在牙齒硬組織的再礦化和脫礦之間保持良好的平衡，不會(huì)隨著時(shí)間推移而出現(xiàn)礦物損失，氟是可以幫助牙齒再礦化，減少脫礦過程中礦物流失[2]。牙膏中的氟會(huì)在釉質(zhì)上沉積，與釉質(zhì)中鈣離子、磷酸根離子，生成氟化鈣或氟磷灰石沉淀，覆蓋填充被酸溶解的間質(zhì)。氟也與釉質(zhì)上鈣反應(yīng)生成更致密的氟化鈣或氟磷灰石，提高牙齒硬度、增強(qiáng)抗酸性。通過體外牛牙釉質(zhì)脫礦-再礦化試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，證明使用含0.06%氟的植雅兒童牙膏，可修復(fù)牙釉質(zhì)、促進(jìn)牙齒再礦化。使用植雅兒童含氟牙膏刷牙，可修護(hù)脫礦的牙釉質(zhì)、促進(jìn)牙齒再礦化、填充牙釉質(zhì)微孔，以及提高牙釉質(zhì)硬度。