诱导牙本质再矿化以堵塞牙本质小管的研究进展

1、诱导牙本质再矿化以堵塞牙本质小管的研究进展牙本质是牙体硬组织的主要组成部分，由70%羟基磷灰石（hydroxylapatite，HAp）、20%以型胶原为主的细胞外基质以及10%液体组成，能够保护其内部牙髓组织、支持表面牙釉质及牙骨质。牙本质小管由髓腔发出向牙齿表面方向贯穿牙本质全层，内含来自牙髓组织的神经纤维以及牙本质小管液，在髓腔正压的作用下，小管液自髓腔向外流动。当牙釉质、牙骨质由于各种原因被破坏后，牙本质小管暴露于口腔中，会导致牙本质渗透性增高，细菌等刺激物进入牙本质深处，以及修复体粘接性能降低等情况发生。因此，如何科学有效地封闭牙本质小管，减少牙本质过敏的发生，避免外界刺激对牙髓的影

2、响成为近年来的研究热点。本文结合国内外最新研究进展，分析了不同材料诱导再矿化的机制，总结了目前再矿化技术的研究现状，并对研究前景进行了论述。1.研究意义牙本质过敏是患牙受到温度刺激、机械刺激、化学刺激及渗透刺激后出现短暂剧烈疼痛。2011年，一项关于1835岁欧洲人牙本质过敏的流行病学调查显示，该疾病的发生率高达42%，成为常见口腔疾病之一。有调查显示，患者在接受牙周手术后普遍会出现牙本质敏感的症状，接受其他口腔治疗的患者牙本质过敏发生率高达63%90%。目前已有成牙本质细胞转导学说、神经学说、疼痛阀门控制学说以及Brannstrom提出的流体动力学说为牙本质过敏发生机制提供了理论解释，其中流

3、体动力学说被广泛接受。该理论认为，开放的牙本质小管受到外界刺激后小管液流动引发管内压力变化，导致成牙本质细胞及其突起舒张或收缩，进而刺激A-牙髓神经纤维末梢，引发疼痛。目前针对牙本质过敏已提出两种处理方案：一是抑制牙髓感觉神经活性；二是通过阻塞牙本质小管以减少液体流动，降低牙本质敏感的发生率。同时，开放的牙本质小管为致龋菌提供了生长环境；降解的成牙本质细胞突、变性的胶原以及坏死的细菌均可为致龋菌提供营养物质，有利于其生长、繁殖。并且，受髓腔正压的影响，牙本质小管液会影响粘接界面的润湿性，增加粘接技术敏感性，促进粘接界面水解，降低粘接强度，影响粘接耐久性。因此，需对牙本质表面进行预处理，封闭暴露

4、的牙本质小管，避免微渗漏、牙本质过敏以及继发龋的发生。2.再矿化堵塞牙本质小管根据Brannstrom提出的流体劲力学说，目前已提出利用生物活性玻璃、氯化锶、氟化物等物质作用于牙本质，堵塞牙本质小管，按其作用机制，分为机械堵塞、诱导牙本质再矿化、激光治疗等方法。其中，诱导牙本质再矿化堵塞牙本质小管效果较好，成功率较高。牙本质再矿化是使钙、磷等矿物质在脱矿的牙本质表面及牙本质小管内重新沉积，从而修复、代替牙体组织的过程。目前为止，诱导牙本质再矿化的方法可分为两类：一类是由脱矿的牙本质中残余的晶相引发的异相成核；另一类是在纳米层面，由分子、原子开始逐步组装，“自下向上”逐步完成矿化的均相成核。尽管

5、在很多情况下再矿化是基于前者，但在完全脱钙、缺乏晶核的部位并不能形成良好的矿化结构。对于后者而言，在体外诱导难度较大，但该过程利用基质蛋白对非晶态矿物相进行空间调节并将纳米晶体有序排列，继而形成良好的矿化结构，获得生物矿化。在牙本质细胞外基质中，90%以上为型胶原，其余为牙本质基质蛋白-1（dentalmatrixprotein，DMP-1）、牙本质涎蛋白（dentinsialoprotein，DSP）、牙本质磷蛋白（dentinphosphoprotein，DPP）等酸性非胶原蛋白。型胶原为牙本质生物矿化提供了三维框架结构，而酸性非胶原蛋白富含谷氨酸、天冬氨酸等酸性氨基酸，能够附着于胶原之上

6、并诱导HAp成核、调节矿化过程。在酸性非胶原蛋白的作用下，HAp晶体包绕型胶原并沿其长轴排列，形成基本的牙本质结构。因此，许多物质被用于模仿酸性非胶原蛋白以诱导牙本质再矿化。2.1聚酰胺-胺聚酰胺-胺Poly（amidoamine），PAMAM是模拟酸性非胶原蛋白代表物之一。PAMAM具有独特的树突状二级结构。由于其在特定条件下能够影响HAp的形态及大小，被认为是再矿化的理想材料。由于树枝状分子柔韧性较好，粘稠度较高，使其能够局限于牙本质表面并深入牙本质小管内部，与带有正电荷的HAp形成良好化学结合。Wang等研究证明，PAMAM能够吸引PO43-，在脱矿牙本质表面应用PAMAM后浸泡在磷酸盐

7、缓冲液1周，可观察到HAp晶体沉积于牙本质表面以及牙本质小管内部，封堵牙本质小管达520m。当PAMAM与交联剂共同作用于牙本质表面时，胶原分子与交联剂间、交联剂与PAMAM间及PAMAM分子间可形成牢固的共价键，并且以胶原分子为晶核，诱导HAp晶体形成。随着晶体逐步沉积，脱矿牙本质逐渐被覆盖，完成牙本质再矿化。对PAMAM进行表面修饰后可获得不同用途的树枝状大分子。进一步的研究证明，改性后的第4代PAMAM表面富含-COOH，可作为模板诱导矿化发生，在磷酸盐缓冲液、人工唾液中可封闭开放牙本质小管；负载有抗菌成分三氯生的第4代PAMAM-COOH在人工唾液中诱导人牙本质原位再矿化的同时释放抗菌

8、药物产生局部抗菌作用。为了进一步证实PAMAM-COOH在口腔环境下仍可高效封闭牙本质小管，有实验将其涂布于人脱矿牙本质表面30min后，固定于大鼠口腔内，2周后在牙本质小管内形成不规则的薄层、碎屑状HAp晶体，6周后形成规则的片状HAp晶体。同时，显微硬度分析进一步证实，PAMAMCOOH诱导在大鼠口腔唾液中人牙本质的生物矿化还有助于恢复牙本质表面显微硬度。蛋白质磷酸化是生物体内普遍存在的生化反应，蛋白质被磷酸化后带有负电荷，对钙离子具有较强亲和力，同时能与胶原纤维通过静电作用相结合。牙本质基质中存在的酸性非胶原蛋白被磷酸化后与牙本质胶原结合，降低其表面活化能，在静电效应以及毛细效应共同作用

9、下可诱导无定型磷酸钙、HAp及磷酸八钙形成。由于PAMAM能够成功诱导牙本质再矿化，因此有学者将磷酸化PAMAM与聚丙烯酸共同作用于脱矿牙本质表面，研究发现，在再矿化液中加入聚丙烯酸后可形成HAp前体亚稳态无定型磷酸钙（amorphouscalciumphosphate，ACP）；磷酸化PAMAM可直接通过静电作用与胶原结合并吸引亚稳态ACP聚集，同时降低ACP晶体形成所需的活化能，促进ACP晶体形成。在聚丙烯酸、磷酸化PAMAM共同作用1周后牙本质小管内HAp沉积达5m，沿胶原纤维排列并逐渐包绕胶原纤维，形成再矿化层。2.28DSSDPP是牙本质酸性非胶原蛋白质之一，具有诱导HAp形成的作用

10、，在体外能有效诱导矿物沉积。但提取高纯度DPP难度较大，且存在疾病传播、引发过敏等风险。DPP中天冬氨酸-丝氨酸-丝氨酸（DSS）序列被认为是诱导HAp形成关键的部分，并且8个天冬氨酸-丝氨酸-丝氨酸重复序列的多肽（8DSS）诱导牙釉质再矿化能力最强，因此被用于研究牙本质小管再矿化。Liang等研究证实，带负电荷的8DSS可与带正电荷的胶原蛋白、HAp发生静电结合，同时利用静电吸引力及其特有的肽链二级结构吸引再矿化液中Ca2+、PO43+，作为晶核诱导晶体形成，封闭牙本质小管。SEM观察到8DSS作用于脱矿牙本质表面1周后即可在牙本质小管壁生成约0.5m再矿化层，牙本质渗透性迅速下降，2周后H

11、Ap晶体沉淀达20m，4周后牙本质小管直径缩小到原来一半，HAp晶体沉淀厚度继续增加，所有牙本质小管被棒状沉积物封闭，牙本质渗透率大幅度下降。同时发现，再生牙本质有极高的耐酸性，经酸蚀处理的再矿化牙本质渗透性仅增加10.1%，并且只有表层沉积物被酸去除，牙本质小管深层矿化物依旧能够封闭小管。2.3多酚类植物提取物单宁是一种存在于红酒、水果中的可食用的植物多酚，其化学组成含有邻苯三酚基团，在金属离子和金属氧化物的水溶液中，邻苯三酚基团可与Sr3+、Ca2+、Fe3+及TiO2等金属离子或金属氧化物等形成螯合物。该螯合物一方面可与牙本质胶原发生交联、稳定暴露的胶原基质并形成新的成核位点；另一方面可

12、吸引唾液中Ca2+、PO43-沉积继而形成排列规整的再矿化HAp晶体。单宁-Sr2+、单宁-TiO2螯合物作用于脱矿牙本质4min后，即可在表面形成薄膜样沉淀物；在人工唾液中7d内即可在小管内形成具有高度生物活性及生物可吸收性的各向异性HAp晶体，牙本质小管封闭率分别达68%、79%。没食子酸是一种廉价、可食用的化合物，其组成成分中也含有大量邻苯三酚基团。与单宁诱导再矿化相似，没食子酸与金属离子或金属氧化物形成螯合物后作用于牙本质表面可封闭牙本质小管。没食子酸-Sr3+、没食子酸-Fe3+复合物作用于牙本质后4min后即可封闭约51%的牙本质小管；7d后没食子酸-Fe3+组可封闭约87%牙本质

13、小管。与单宁相比，没食子酸具有更多的羧基及更高的单位质量电离度，更容易与Ca2+结合更容易诱导晶体成核，形成再矿化HAp。2.4酪蛋白磷酸肽-无定形磷酸钙酪蛋白磷酸肽（caseinphosphopeptide，CPP）是一种从牛奶中提取的磷酸活性肽，具有良好的生物相容性。由于CPP含磷酸化丝氨酸，带有大量负电荷，可稳定ACP，抑制ACP成核，因此CPP可与ACP通过磷酸化的肽链序列相结合，形成稳定的CPP-ACP复合物。CPP-ACP复合物作用于牙本质表面后，可释放Ca2+、PO43-、OH-，抑制牙本质脱矿并形成CaHPO42H2O堵塞牙本质小管，7d后牙本质小管封闭率达65.33%，显著降

14、低牙本质渗透性，缓解牙本质过敏症状。当CPP-ACP复合物与氟化物联合使用时，F-替代OH-形成氟磷灰石，具有更好的耐酸性。然而，单独使用CPP-ACP复合物诱导牙本质再矿化仅能形成纤维间矿化，可能导致原纤维内再矿化不良。因此，Zhou等将三聚磷酸钠与CPP-ACP联合使用，三聚磷酸钠可磷酸化胶原原纤维，提供再矿化成核位点，有助于Ca2+、PO43-进入并沉积于胶原纤维内，形成与天然牙本质结构更相似的纤维内矿化。另外，单独使用CPP-ACP诱导再矿化堵塞牙本质小管所需时间较长，至少2周以上才可明显降低牙本质通透性，且对外界环境要求较高，临床使用不便。然而，当CPP-ACP与2mol/L磷酸11

15、混合后作用于牙本质表面5min后，即可观察到牙本质小管内出现沉积物，2周后EDX、SEM结果显示封闭牙本质小管效果优于CPP-ACP。2.5精氨酸-碳酸钙精氨酸是唾液的天然组成成分之一，与碳酸钙结合后形成精氨酸-碳酸钙复合物（arginine-calciumcarbonate，ACC）。有研究提出，ACC作用于牙本质表面后，一方面带正电荷的ACC可通过静电吸引沉积于带负电荷的牙本质小管表面；另一方面ACC可创造碱性环境，促进唾液中Ca2+、PO43-沉积，继而堵塞牙本质小管。与CPP-ACP不同，ACC可即刻堵塞牙本质小管，在脱矿牙本质表面应用ACC15s后，牙本质渗透率下降至46%，效果优于

16、CPP-ACP。因此可将ACC加入牙膏、脱敏膏，作为自用药或专业用药堵塞牙本质小管，缓解牙本质过敏症状。含ACC牙膏作用于牙本质表面后牙本质小管封闭率、耐酸蚀性能均高于传统牙膏，能够发挥较强的抗过敏效应。临床实验证实，含ACC牙膏与脱敏膏联合使用8周后，患者牙本质过敏症状明显改善，并获得较好的长期疗效。3.小结与展望牙本质小管开放是导致牙本质敏感、继发龋发生及粘接失败的重要原因，而牙本质敏感近年来发病率逐渐增高，因此牙本质小管堵塞越来越受到重视。目前常用的牙本质小管堵塞方法包括机械堵塞、诱导牙本质再矿化、机械堵塞结合再矿化、激光治疗等其中，诱导牙本质再矿化成为研究热点之一。在各种再矿化剂诱导下周围环境、唾液中Ca2+、PO43+等逐渐沉积于牙本质小管中并逐渐形成矿物晶体堵塞牙本质小管。诱导牙本质再矿化的牙本质小管堵塞率明显提高、牙本质渗透率明显下降，继而成功封闭牙本质小管。但是，目前实验中仍存在一些问题仍未解决。首先，许多实验忽略了髓腔正压对牙本质小管堵塞的影响。即在静水压为零的情况下再矿化剂能诱导晶体形成，这些诱导矿化成分能否与牙本质小管表面形成有效而稳定的初步结合并发挥作