硅和氟对人恒前磨牙釉质脱矿影响的体外研究

刘振华，王 铎，宫艳红

(1.市中关村医院口腔科，北京 100090;2.山东大学口腔医学院牙体牙髓科，山东济南 250012;3.山东省千佛山医院口腔科，山东济南 250010)

近年来，微量元素的防龋作用已受到很多学者关注并开展了相关研究［1－3］。有研究［4－5］发现硅可能是一类具有防龋功能的微量元素，能促进脱矿的牛牙本质进行再矿化，但关于硅对人牙釉质脱矿及再矿化的影响知之甚少，尤其对釉质脱矿的影响未见相关报道。本研究以氟作为阳性对照，借助钙溶出量测定、扫描电镜观察，研究硅对离体恒前磨牙釉质脱矿的影响，为寻求低毒高效的防龋制剂提供参考。

1 材料和方法

1.1 主要试剂和仪器

分析纯:乳酸、氟化钠、Na2SiO3.9 H2O(天津广成化学试剂有限);甲基纤维素(分析纯，天津科密欧化学试剂开发中心)。90－2型定时恒温磁力搅拌器(上海沪西分析仪器厂);恒温水浴箱(上海医疗器械厂);JXA－840型扫描电镜(JEOL，日本);CA92822－8000型全自动生化分析仪(Beckman，美国)。

1.2 釉质标本的制备和脱矿

选择因正畸拔除的前磨牙，体视显微镜(×10)下筛选无裂痕、缺隙、斑块、龋损或充填物的牙齿123个，截根去髓，超声清洗，制备釉质块标本，用耐酸指甲油在颊面中1/3处形成3 mm×4 mm实验开窗区。将123个釉质块标本随机分为对照组(去离子水)、1 mg/L 硅(Si)组(10.15 mg NaSiO3置去离子水中，定容至1000 mL，含硅1 mg/L)、1 mg/L氟(F)组(2.21 mg氟化钠置去离子水中，定容至1000 mL，含氟1 mg/L)，每组41个。3组标本均按7 个时间点(1、8、12、24、48、72、168 h)分为7个亚组，除24、168 h亚组为8个标本外，其他亚组各制备5个釉质块标本。将3组标本分别置去离子水、1 mg/L硅溶液和1 mg/L氟溶液内37℃8 h，然后取出，去离子水洗涤，每个标本分别浸泡于10 mL 0.1 mol/L 酸蚀凝胶［6］中，37 ℃ 恒温箱孵育(pH 4.1)。

1.3 检测

1.3.1 钙溶出量的测定

Ca2+含量的测定采用全自动生化分析仪进行。各组 1、8、12、24、48、72、168 h 分别取 100 μL 的酸蚀凝胶，利用离子选择电极作Ca2+测定，记录结果，每个时间点5个标本。

1.3.2 扫描电镜(SEM)观察

每组在24、168 h各取3个标本进行观察。所有标本用25 mL/L戊二醛(pH 7.3)固定，梯度乙醇脱水，真空干燥，粘台，离子溅射喷金，用SEM在25 Kv、倾斜0～30°下观察开窗区并拍照。

1.4 统计分析

用SPSS 11.0统计软件对各时间点钙溶出量进行单因素方差分析(ANOVA)，有统计学差异的再进行两两比较(SNK)，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 钙溶出量检测结果

在7个时间点，对照组与硅组的钙溶出量无统计学差异(P﹥0.05)，而两者与氟组则均有显著差异(P﹤0.05)。表明脱矿前用硅对釉质进行处理无明显的抑制脱矿作用;而用低浓度氟(1 mg/L)处理后则可明显的抑制脱矿(表1)。

2.2 扫描电镜(SEM)观察

分别观察了脱矿24 h(图1～3)、168 h(图4～6)的各组标本表面，发现每组皆呈进行性破坏现象;笋状突起上方、釉柱周边与蜂巢底部见微球状或球状颗粒，并随时间的延长数目增多并增大。

表1 3组在不同脱矿时间的钙溶出量(mmol/L，)

表1 3组在不同脱矿时间的钙溶出量(mmol/L，)

相同时间点组间相比，相同字母P＞0.05，不同字母P＜0.05

12 24 48 72 168对照组 0.53 ±0.038a 1.43 ±0.061a 1.44 ±0.051a 1.80 ±0.051a 2.07 ±0.029a 4.63 ±0.035a 8.72 ±0.035组别 脱矿时间(h)18 a Si组 0.56 ±0.031a 1.47 ±0.041a 1.49 ±0.035a 1.84 ±0.035a 2.11 ±0.035a 4.65 ±0.045a 8.76 ±0.032a F 组 0.44 ±0.021b 1.33 ±0.026b 1.35 ±0.022b 1.72 ±0.026b 1.92 ±0.032b 4.52 ±0.026b 8.60 ±0.045b

图1 氟组，釉柱中心首先被不完全溶解，凹陷底部见散在分布的微球状颗粒(箭头示)(×3500)

图2 对照组，釉柱中心部分被溶解(较F组多)，凹陷底部见散在分布的微球状颗粒，数目比F组少(箭头示)(×3500)

图3 硅组，釉柱中心首先被溶解，且溶解较多;蜂巢状结构的凹陷底部颗粒状结构较模糊(箭头示)(×3500)

图4 氟组，釉柱中心溶解较彻底，周边质相对较完整，蜂窝结构底部见球状沉积物，数目较多(箭头示)，周边沉积物已连接成片(×3500)

图5 对照组，釉柱中心溶解彻底，周边质出现溶解断裂，有的已不完整;蜂窝结构底部见微球状沉积物，周边见沉积物(×3500)

图6 硅组，釉柱中心有的已溶解很深，周边质断裂不完整，但仍可辨出蜂窝结构;蜂窝结构底部及周边见球状沉积物，数目较氟组多(×3500)

3 讨论

早期龋的发生是釉质脱矿与再矿化交替进行的动态过程，通过抑制釉质脱矿、促进再矿化可以达到防治早期龋病的目的。釉质中无机物占总重量的96%～97%，其存在的形式主要是羟基磷灰石的结晶［化学式为Ca10(PO4)6(OH)2］，其中钙的含量相对恒定，约为釉质重量的34.3%。将牙齿置酸性环境中，羟磷灰石可发生分解，释放出钙离子，进入酸蚀凝胶内。因而通过检测酸蚀凝胶内钙离子含量，可以准确反映牙齿组织的酸蚀脱矿情况。同样将事先用F、Si制剂处理后再做脱矿实验，通过检测脱矿液内钙离子的变化可以分析出F、Si制剂对脱矿作用的影响。

硅是人体必需的14种微量元素之一。近期有研究发现硅是一种强的矿化诱导剂，Saito等［4－5］利用不同的离子对脱矿的牛牙本质进行再矿化，发现硅能显著降低矿化诱导时间，是比氟、钙、磷还要强的矿化诱导剂。早在1970年，Carlisle［6］发现在骨的钙化前沿有大量的硅存在，并提出硅在骨的矿化初始阶段发挥一种生理作用。随后Carlisle［7］在鸡和鼠身上进行的动物实验证实:低硅饮食会导致动物的生长和骨骼发育不良，缺硅大鼠骨发育受阻，颅骨变小，釉质受损，并见牙齿色素沉着，补硅后情况明显改善。

氟化物有效防龋已得到公认［8］，本研究同时借助对照组和F组初步观察了硅对离体恒前磨牙釉质脱矿的影响。对钙离子释放量的统计分析以及扫描电镜观察再一次证实了氟对釉质脱矿的抑制作用;而1mg/L Si并不能像氟一样抑制釉质表面的钙离子释放，没有明显的抑制脱矿作用，这与谷松年等［9］发现Si的抗龋作用并不是由于Si对釉质脱矿的抑制所引起的实验结果一致。而谷松年等发现Si的抗龋功能可能是下列原因所致:①由于硅与钙离子交换生成的复合物覆盖在牙面上，提高了釉质的抗酸能力，同时与钙离子的交换提高了釉质饱和度，促进了再矿化;②硅胶在牙齿的表面形成保护膜，有一定的物理屏障作用，从而隔绝酸对牙齿的侵蚀，增强了釉质的抗酸脱矿能力;

扫描电镜结果显示虽然釉质呈进行性破坏现象;但笋状突起上方、釉柱周边与蜂巢底部见微球状或球状颗粒，并随脱矿时间的延长数目增多并且直径增大;而且发现Si组虽然釉柱呈现严重的破坏，但釉柱上的沉积物却较对照组多，甚至比F组多。这种现象再次证实了釉质早期龋过程并不是一个简单的脱矿过程，而是一个脱矿与再矿化的交替过程，而Si组釉柱破坏严重，但沉积物多的现象可能是钙被置换出来，提高了釉质饱和度;同时硅作为矿物质沉积核心的稳定性异源基质，使初始晶核稳定的成长为钙磷的晶体核心，从而加快形成矿化沉积所需要的稳定晶核，加速周围饱和溶液再矿化［10］，同时沉积物的具体成分还需进一步研究。

［1］吴红昆，周学东，张萍，等.六种防龋制剂对牙釉质脱矿作用的研究［J］.华西口腔医学杂志，1999，17(2):113－115.

［2］王敬，吴补领，朱怡玲.氟化微量元素制剂对牙釉质脱钙影响的实验研究［J］.临床口腔医学杂志，2006，22(11):654－655.

［3］周学东，吴红，谭红，等.微量元素矿化液再矿化效果的体内研究［J］中华口腔医学杂志，2003，38(1):59－63.

［4］Nomata H.Study on disintegration of glass ionomer cementseffect of the starting time of immersion on dissolution of Ca，Al and Si［J］.J Dent Mater，1990，9(3):387 － 400.

［5］李玉晶，李宏毅，仇新全.体外形成早期龋模型的一种方法［J］.中华口腔医学杂志，1982，17(2):170 －172.

［6］Carlisle EM.Silicon:a possible factor in bone calcification［J］.Science，1970，167(916):279 －280.

［7］Carlisle EM.Silicon:an essential element for the chick［J］.Science，1972，178(61):619 －621.

［8］Louis W.A half－century of community water fluoridation in the United States:review and commentary［J］.J Public Health Dent，1993，53(3):17.

［9］谷松年，孙文俊.硅胶防龋的进一步研究［J］.中国学校卫生，1994，15(1):18 －19.

［10］Damen JJ，Ten cate JM.The effect of silica acid on calcium phosphate precipitation［J］.J Dent Res，1989，68(9):1355 －1359.