新型材料CEM的研究现状

王 丹 魏 习 周 鹏 唐 明

理想的根尖倒充填材料应该具有良好的生物相容性、有效的抗菌性、较强的封闭性、足够的抗吸收能力和X线阻射性等特点。而传统的材料，如氢氧化钙（Ca（OH）2），玻璃离子水门汀（GIC），中间修补材料（IRM），波特兰水门汀（PC），银汞合金等各有其不足之处。MTA（mineral trioxide aggregate）在1998年被美国FDA正式批准使用于人体[1]，因其良好的理化及生物学特性，克服了传统材料的不足，成为众多牙髓病治疗材料中的佼佼者，被广泛用于盖髓术、活髓切断术、根管倒充填、穿孔修复、根尖诱导成形术、根尖屏障术等[2，3]。然而，研究表明MTA也有其缺点，如凝固时间较长，操作复杂，容易变色，价格较高等[4～6]。CEM（calciumen enriched mixture）是近年来出现一种新型材料，2006作为一种根尖倒充填材料被应用到牙体牙髓病治疗中[7]。研究表明，这种材料虽然化学成分与MTA不同，但与MTA有相似的性能，在流动性，膜厚度、色泽稳定性及凝固时间等方面都有着非常优异的表现[8，9]。目前已有较多研究致力于对CEM和MTA在抗菌性、生物活性、密封性等性能方面的比较[10～13]。本文就CEM与MTA的理化性能、生物学性能和临床应用等方面的比较做一总结和综述。

一、理化特性

1.化学组成：CEM是由多种钙化合物组成，包含氧化钙，硫酸钙，磷酸钙，硅酸钙，碳酸钙，氯化钙等[14，15]。电子探针微量分析显示[15]，CEM粉末的主要成分包括CaO（51.75%），SO3（9.53%），P2O5（8.49%）和SiO2（6.32%），微量成分中Al2O3＞Na2O＞MgO＞Cl，未检测到Bi2O3和FeO。而MTA的电子探针微量分析显示，其主要成分包括CaO（40.42%），SiO2（17.02%），Bi2O3（15.89%），Al2O3（4.28%），FeO（4.40%），而P2O5和SO3只属于微量成分，只有0.19%和0.49%。所以，钙元素在MTA和CEM均占主要地位，而且CEM的钙含量（CaO，51.75%）要明显高于MTA（CaO，40.42%）。磷，硫在CEM中的含量也要显著多于MTA。CEM因富含多种钙混合物，能够提供非常丰富的钙，磷离子，这些元素在羟基磷灰石的形成中扮演了非常重要的角色[13]。

2.物理特性：当CEM粉末与水基溶液混合时，形成富含钙和磷酸盐的生物活性材料，其物理性能符合ISO 6876:2001的标准[8]。研究显示，CEM在凝固时有轻微的膨胀（0.075±0.032）mm，略小于MTA（0.085±0.042）mm，两者无显著差别。而且，CEM具有合理的薄膜厚度（174±25）μm和良好的流动性（14±1）mm，明显优于 MTA 的（452±63）μm 和（10±0.79）mm。此外，CEM的固化时间约为50min，明显短于MTA（70min），且CEM固化后的PH值（10.71±0.19）与 MTA（10.61±0.4）相差无几[8]。

3.封闭性：封闭不严所导致的微渗漏会使微生物及其副产物渗透到根管系统中，是导致根管治疗失败的主要原因之一。所以，理想的牙体牙髓病治疗材料应当具有良好的封闭性。亚甲基蓝和印度油墨染料被用来评价CEM的密封能力，研究的结果表明，CEM显示出与 MTA相当的密封能力[16～18]。Sahebi S等人则用流体渗漏法比较了CEM和MTA对下颌磨牙髄底穿孔修复后的密封能力。该实验研究选择了41颗髄室底穿的下颌磨牙，分为2个实验组（CEM组15颗，MTA组16颗）和两个对照组（5颗，5颗），在2个实验组中，用CEM和MTA分别密封髄底穿孔处，所有样品经20cm H2O压力进行流体过滤试验。在24，72和168小时测量每个样品的流体过滤量，结果显示用CEM密封的实验组在所有确定的时间段（24，72和168小时）中均显示出比MTA组更少的微渗漏[12]。

二、CEM的生物学性能

1.抗菌性：Asgary S等分别使用CEM、白色MTA（WMTA）、灰色 MTA（GMTA）、PC 和 Ca（OH）2来抑制粪肠球菌，抗铜绿假单胞菌，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在琼脂中的扩散，结果表明CEM和Ca（OH）2对所有测试细菌均产生比MTA更大的生长抑制区，证明CEM具有与Ca（OH）2相似的抗菌活性，优于MTA和PC[19]。

Hasan Zarrabi M等选择了1种口腔真菌（假丝酵母菌）和4种口腔细菌（大肠杆菌、放线菌、粪肠球菌、变异链球菌）对CEM、MTA、和PC进行抗菌试验研究，同样发现CEM比MTA和PC具有更好的抑菌作用。研究表明，当将CEM置于血琼脂板上和催化媒介混合后产生的Ca（OH）2分解游离出Ca2+和OH-，增加了PH值和钙离子浓度，此机制可能解释了为何CEM具有良好的抑菌作用[20]。

Razmi H等人则将牙本质粉末掺在CEM和MTA中比较其对粪肠球菌的抗菌性能的影响。结果显示，在牙本质粉末的环境中，两种材料1分钟的粪肠球菌杀死率均超过95%，杀菌效果优于没有掺牙本质粉末的实验组。分析其原因，可能是因为牙本质粉末促进了SiO2的分解[21]。而在CEM的成分中，SiO2的含量为 6.32%[15]。

2.生物相容性：对于牙髓学材料而言，良好的生物相容性和无毒性是非常重要的，尤其是应用在直接盖髓，穿孔修补以及根尖倒充填时。生物相容性的评价是生物材料进入临床前必不可少的关键环节。CEM在凝固期间具有较强的钙离子释放能力，并且可与磷结合形成羟基磷灰石晶体，这些特性都保障了这种新的生物材料良好的生物相容性[7，13，15]。

（1）细胞毒性实验：Mozayeni MA等人用甲基四氮唑溴化物法（MTT）和酶联免疫吸附测定（ELISA）比较了新鲜配制和固化后的CEM，IRM和MTA作用于L929小鼠成纤维细胞上1小时，1天，7天时的细胞毒性。结果表明，固化后的CEM在3个时间点都显示出良好的生物活性，与MTA相似，优于IRM[22]。Asgary S等使用扫描电子显微镜（SEM）评估牙龈成纤维瘤细胞（HGF）对MTA和CEM的粘附情况。结果发现，HGF与MTA和CEM接触均产生有利的生物反应，能够通过形成单层扁平细胞在MTA和CEM上相似地扩散和粘附[23]。

（2）皮下植入实验：Tabarsi B等人利用兔子的皮下植入实验，比较了兔子对MTA和CEM的皮肤反应情况。肉眼检查的结果显示MTA诱导的红斑表面积为（1.61±0.32）cm2，而 CEM 为（0.5±0.16）cm2，两者间存在显著差异（P＝0.003）。组织学检查结果表明，在MTA组的炎症水平最高，其次分别是CEM组和对照组。每组之间炎症细胞计数具有明显的统计学差异（P＜0.001）[24]。另一项小鼠皮下组织对CEM和MTA炎症应答的实验也得出了类似的结果，CEM组产生的炎症比MTA更少[25]。

3.神经系统的影响：Abbasipour F等人使用常规细胞内电流钳记录技术研究WMTA和CEM对花园蜗牛螺旋藻中F1神经细胞神经元胞体膜的兴奋性，激发和动作电位形状的细胞效应。WMTA和CEM可能通过释放Ca2+激活K+通道来抑制感觉神经元如F1神经元，增加后超级化（AHP）强度并降低细胞兴奋性。已有报道表明WMTA可以通过抑制神经元兴奋性诱导镇痛作用，这些性质可能解释了这两种生物材料可能的镇痛和再生作用[26]。而CEM的钙元素含量要明显多于MTA[15]。

三、CEM的临床应用

研究表明，CEM作为一种有效的牙体牙髓病治疗材料，在许多临床应用上具有和MTA相似的优异表现。

1.盖髓术：盖髓术是指将盖髓剂覆盖在已暴露的牙髓创面上（直接盖髓），或覆盖在接近牙髓的牙本质上（间接盖髓），消除感染和炎症，保存活髓的一种治疗方法。Ghajari M等在一项临床随机对照试验中，分别使用CEM和MTA对5～8岁儿童进行乳牙的盖髓治疗，6个月后分别通过临床和影像学方法检查两组治疗成功率[27]。除了一颗CEM处理的牙齿显示有窦道之外，其余牙齿没有出现疼痛，肿胀，叩痛或病理性松动等症状；6个月内两组X线检查都没有发现明显异常。

牙髓具有修复，再生的能力。Torabzadeh H使用CEM对一个12岁的儿童的有症状的下颌第一恒磨牙进行了间接盖髓。在1周后的随访中，患者的自发症状已经消退。一年后的随访表明牙髓活力正常，无自发痛，无冷热刺激痛，无叩痛，根尖片显示根尖周有新骨形成[28]。此外，Asgary S用CEM对一名14岁女性有症状的下颌第二磨牙进行直接盖随的个案报道显示，在第3，10和15个月的随访期间，该牙齿功能正常，无临床症状[29]。

2.牙髓切断术：牙髓切断术是切除炎症牙髓组织，以盖髓剂覆盖于牙髓断面，保留正常牙髓组织以诱导牙根发育完成的一种方法。Nosrat A和Asgary S报道了一例用CEM对因外伤导致露髄的牙根未发育完全的上颌中切牙进行牙髄切断术的案例，效果良好，该中切牙形成了完整的牙本质桥，并且根尖孔闭合[30]。这两位学者还报道了对一名12岁女童右侧下颌广泛龋坏，牙根发育不完全的第二磨牙用CEM进行牙髄切断术的案例，3、6和12个月的临床和影像学检查显示该牙齿功能正常，牙髓病的临床症状消失，根尖发育完全，CEM下形成钙化桥[31]。最近的研究中，Nosrat A等人将51颗牙根未完全闭合且有不可逆牙髓炎体征的龋齿分为两组（CEM[26颗牙齿；59 根]，MTA[25 颗牙齿；59 根]）进行牙髓切断术的随机临床试验，在手术后6和12个月进行临床和影像学评价，以观察成功或失败的迹象。结果表明，所有可用病例（49个牙齿）显示牙髓生存和12个月后持续根发育的迹象。在影像学上，12个月的随访发现在CEM组和MTA组中的根尖孔闭合率分别为76.8%和73.8%[32]。

3.根尖倒充填术：倒充填术是指由于各种原因，不能进行常规根管治疗术时，在根尖部开窗后，充填根管末端的治疗技术。一项比格犬的动物实验表明，CEM作为根尖倒充填材料能够促进根尖周愈合，临近CEM处观测到牙骨质形成，炎症消失[33]。Asgary S等人对持续根尖周炎的14颗恒牙使用CEM进行根管倒充填。临床和影像学检查显示，在18个月的时间内，13颗牙齿的牙周膜损伤实现了完全愈合（牙周韧带和牙槽骨再生），牙齿无症状，能行使正常功能[34]。

4.穿孔修补术：Samiee M等人在狗牙齿中使用CEM和MTA分别修补髓室底，比较其愈合情况。他们发现在3个月之后，MTA组（8颗）和CEM（6颗）均显示有完整的骨小梁形成。这些样本在根分叉或修复材料附近均未显示有上皮浸润或炎症[35]。Asgary S用CEM修复右下颌第一磨牙底穿伴皮瘘，24个月后复诊显示，患者皮瘘完全愈合，患牙无临床症状，X线示髄底穿孔处牙骨质样硬组织形成，根分叉暗影减小，牙周情况良好[36]。

5.根尖诱导成形：根尖诱导成形术是指牙根未发育完成之前发生牙髓严重病变或根尖周炎症的年轻恒牙，在控制感染的基础上，用药物及手术方法保存根尖部的牙髓或使根尖周组织沉积硬组织，促使牙根继续发育和根尖封闭的治疗方法。目前，在对人类受试者进行的几项根尖诱导成形的研究表明，MTA是使开放根尖孔闭合的有效材料[37，38]。Nosrat A等人用CEM对13颗牙髓坏死的单根管年轻恒牙进行根尖诱导成形术，跟踪所有受试者，直到影像学显示根尖完全闭合（平均随访时间为14.5个月）。结果显示，所有的病例都是成功的，在所有的牙齿中都观察到根尖闭合影像[39]。

CEM是近年来出现的一种新型材料，与MTA相比，CEM：①含有更丰富的钙磷元素，能够更好促进羟基磷灰石形成，诱导硬组织形成；②具有更短的凝固时间，便于操作；③显示出与MTA相似的高碱性；④良好的密封性；⑤具有相似甚至更优的抗菌性和生物相容性。综上所述，CEM有望成为比MTA更加理想的牙体牙髓病治疗材料，但是目前关于CEM的研究主要以体外研究和动物实验为主，如要推广到临床则需要大量的体内试验，更多的学者研究以及更长的观察随访。

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