牙本质小管堵塞并诱导再矿化的研究进展

朱轩言,田子璐,王惠敏,杨宇斌,朱 松

牙本质过敏症(dentin hypersensitivity，DH)是指暴露的牙本质小管在受到温度、压力、化学、渗透压变化等刺激时引起的短暂、尖锐的疼痛的症状，且这种症状不能归咎于其他任何形式的牙齿缺损或病理变化[1]。DH是一种常见的症状，发生率为4.8%～62.8%[2]，牙周病患者的发生率更高。DH可以发生于任何年龄，主要在30～40岁，并可累及任何牙齿，其中尖牙和第一前磨牙最易受累[3]。

1 病因及发病机制

牙本质的暴露，磨耗、磨损、酸蚀、不良习惯等导致牙釉质的缺失或牙周炎引起的牙龈萎缩，以及一些医源性因素，如牙齿漂白、牙根平整术和牙周外科手术等，都可以导致牙本质过敏[4]。目前主要有3种机制解释DH：①神经终末传导学说，②牙本质细胞传导学说，③液体动力学说。其中由Braennstroem和Astroem 提出的液体动力学说被大多数人支持。有证据表明暴露的牙本质受到外界刺激时，牙本质小管内的液体会膨胀或收缩从而出现移动，速度最快可达4 mm/s，液体的快速移动引起牙髓浅表成牙本质细胞周围A-δ牙髓神经纤维的机械感受器兴奋，刺激牙髓神经，从而引起牙本质过敏[5-6]。

2 治疗DH的原理

目前治疗DH的原理主要有两种：①通过改变牙髓感觉神经兴奋性，从而阻断牙髓神经活动。有报道含钾盐的制剂在临床应用有治疗DH的作用，钾盐通过增加神经纤维周围细胞钾离子的浓度，从而阻断牙髓神经的疼痛传导。但体外研究显示钾离子的这种作用是短暂并可逆的[4]。②堵塞牙本质小管，从而抑制牙本质小管内液体的流动。据报道牙髓组织压力为15 cm H2O(1.47 kPa)，比周围口腔压力高，一旦包裹牙本质的牙釉质或牙骨质被破坏，一些牙本质液就会缓慢地渗入口腔[7]。牙本质小管的数目和半径与牙本质液流动有关，因此也与牙本质过敏的程度有关。液体流量与牙本质小管半径的4次方成正比。所以任何堵塞牙本质小管的方法都被认为可以减轻DH的疼痛[8]。各种脱敏剂通过将不溶物质沉淀到牙本质表面，或形成沉淀物堵塞牙本质小管，从而减少外部刺激对牙本质液体流动的影响，达到治疗DH的效果。一些证据表明，相比于神经纤维的去极化，以堵塞牙本质小管为基础的药物可以更快地缓解DH[9]。研究表明粘接剂易受牙本质液体渗透的影响，导致粘接强度显著降低。牙本质小管被堵塞的同时，抑制了牙本质内液体的流出，有利于粘接[10]。此外，细菌物质会利用开放的牙本质小管到达牙髓，从而引起牙髓的炎症，堵塞牙本质小管可以保护牙髓组织[11]。综上所述，当今研究因此更多地偏向于堵塞牙本质小管从而治疗DH。本文介绍了堵塞牙本质小管并诱导其进一步矿化从而治疗DH的方法。

3 堵塞牙本质小管并诱导矿化

3.1 纳米羟基磷灰石

纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite，n-HAp)是口腔硬组织的主要结构之一，具有优良的生物活性，可以诱导细胞的自然反应和矿化过程。因此，n-HAp是一种非常理想的天然牙本质小管堵塞材料[12]。它具有水化性和润湿性，能够在适当的浓度下释放钙离子和磷酸根离子[4]。n-HAp晶体可以在几分钟内堵塞牙本质小管，并在几小时内形成矿化层，作为钙离子和磷酸根离子的供源，以维持过饱和状态，为牙本质小管内继续再矿化提供条件[13]。有体外实验结果表明，n-HAp在牙本质小管内沉积了一层较厚的羟基磷灰石，并在牙本质表面形成一层均匀且不渗透的膜，阻碍外界刺激进入牙髓，从而消除DH症状。两周时间大部分牙本质小管被堵塞，如果增加n-HAp的使用次数，有可能堵塞更多牙本质小管[4]。有研究显示80 nm n-HAp对牙本质小管的堵塞效果优于300 nm n-HAp[14]。还有研究显示使用不同粒径和形貌的n-HAp处理牙本质，短棒状堵塞效果最佳，说明n-HAp对牙本质小管的堵塞作用也与其形貌有一定的关系，并不是单纯粒子越小，效果越好[15]。

n-HAp虽然获得了一些具有前景的体外实验结果，但n-HAp的稳定性和力学性能较差，强度较低，脆性大，结晶度较高，并且在中性pH条件下溶解度低，需要酸性pH环境释放离子。据报道，许多离子可以取代羟基磷灰石中的钙、磷酸盐或羟基离子生成羟基磷灰石的取代产物。碳酸化羟基磷灰石和锶羟基磷灰石等取代产物比n-HAp更易溶解，导致结晶度和某些材料性能的改变，包括相稳定性和反应性[16]。应用各种有机和无机材料对n-HAp表面进行改性，不仅可以赋予其新的功能，还可以提高n-HAp的生物活性[17]。

聚酰胺-胺型树枝状高分子(polyamidoamine dendrimer，PAMAM)具有较低的毒性、较好的生物相容性和较大的比表面积，是一种优良的成核模板，能快速吸收钙和磷离子，有望为羟基磷灰石的改性提供一个理想的载体[18]。在体外，具有不同类型官基团的PAMAM树状大分子可以调节HAp纳米结构的大小和形状[19]。有研究成功地用含有羧基末端的PAMAM对n-HAp进行了水基化改性，新产物拥有有机和无机材料的优点以及理想的生物相容性，进入牙本质小管后能与胶原纤维交联，并在表面羧基的帮助下诱导HAp形成，进一步填充牙本质小管的间隙，从而有效堵塞牙本质小管[17]。

介孔二氧化硅纳米颗粒(mesoporous silica nanoparticles，MSNs)是孔径为2～6 nm，直径为50～300 nm的多孔颗粒，由于其具有稳定的结构、较大的比表面积、良好的吸附性、热稳定性和化学稳定性，在生物医学方面得到应用，被广泛用作药物、基因和功能性纳米颗粒的载体[20]。考虑到MSNs独特的性质和n-HAp的矿化潜力，有研究设计合成了含有这两种成分的生物复合材料。实验结果显示n-HAp@MSNs可以有效堵塞牙本质小管，小管内的管状晶体与管壁紧密结合，堵塞深度比单独使用MSNs处理更好。n-HAp@MSNs不仅具有优异的牙本质小管堵塞能力，而且具有良好的耐酸稳定性和再矿化潜力[21]。

由于仅仅使用n-HAp堵塞牙本质小管维持的时间较短，效果不理想，所以有研究将来自非胶原蛋白的两个酸性肽簇相结合起来，设计了一种胶原/钙双亲和肽E8DS。其中8个连续的谷氨酸残基的基序来自骨唾液蛋白，为E8DS提供了高负电荷，并通过离子机制直接与羟基磷灰石表面的钙离子结合。其余的残基来自牙本质基质蛋白1中的功能序列，通过静电作用与位于胶原纤维间隙区的E1带结合。该结构的特点有助于肽固定在胶原纤维的间隙区，增加间隙区的电荷负性。从而吸引Ca2+，逐步改善胶原纤维的再矿化过程。实验证实了E8DS与牙本质胶原基质具有长期较强的亲和力，可以穿透胶原基质，深度可达5 μm[22]。

3.2 生物活性玻璃

生物活性玻璃(bioactive glasses，BGs)主要成分为SiO2-CaO-Na2O-P2O5，堵塞牙本质小管后，可以释放钙、磷离子并形成羟基碳酸盐层，诱导牙本质小管再矿化[18]。文献报道BGs可以堵塞大约90%的牙本质小管，但是这些堵塞物强度较低，并且刷牙容易被去除[23]。

PAMAM和BGs都可以有效地治疗DH，有研究成功将PAMAM和介孔生物活性玻璃纳米粒子(mesoporous bioactive glass nanoparticles，MBN)结合形成新材料PAMAM@MBN。PAMAM@MBN可以有效地改善DH，在牙本质小管的堵塞和再矿化方面具有更好的效果[18]。此外，由于MSNs具有较大的比表面积/质量比，但缺乏生物活性；而BGs的比表面积小于MSNs，却具有较大的生物活性[24]，有研究设计了生物活性玻璃纳米颗粒包覆介孔二氧化硅纳米颗粒，其在牙本质小管的堵塞和牙本质小管的再矿化方面比BGs更为有效[20]。

现在已有多种生物活性玻璃被研制用于体外实验评估。例如报道显示，磷酸二钙生物玻璃与30%磷酸混合可以堵塞牙本质小管，深度为60 μm；纳米氧化钙颗粒与30%磷酸混合甚至能达到100 μm的深度[22]； 80S生物活性玻璃粉末和20%、30%、40%的磷酸混合，可以堵塞牙本质小管的深度为30.7～62.6 μm[25]；一种生物活性玻璃的商业产品PerioGlas©与20%或30%磷酸混合，可以堵塞牙本质小管的深度为68～74 μm[26]；与30%和40%磷酸混合的介孔生物活性玻璃糊剂，堵塞的深度可以大于80 μm[27]。

3.3 没食子酸/金属离子络合物

含有邻苯三酚的没食子酸(gallic acid，GA)是一种天然的、廉价的、丰富的、可食用的化合物，可在蔬菜和水果中制取，具有潜在的诱导牙本质小管再矿化的功能。为了加速GA的交联，有研究将GA和金属离子或金属氧化物混合在一起形成稳定可逆的络合物，用于治疗DH。可以在4 min内形成GA/金属离子络合涂层覆盖并渗透进入牙本质小管，堵塞近60%的牙本质小管。然后GA/金属离子络合物在牙本质小管内诱导其再矿化，吸收钙、磷离子促进HAp紧密堆积的生长。其中没食子酸/Fe3+络合物堵塞牙本质小管的效果最好，7 d牙本质小管堵塞率约为87%[28]。有研究比较了532 nm半导体泵浦固体激光、没食子酸/Fe3+络合物和3种市售牙本质脱敏剂对牙本质小管的堵塞作用，结果表明没食子酸/Fe3+络合物处理后的样本牙本质液体流量减少的最多，几乎所有的牙本质小管都被阻塞。在没食子酸/Fe3+络合物处理的牙本质的断裂亚表面，邻近的管周牙本质由没食子酸/Fe3+络合物连接[29]。

4 总 结

Grossman在1935年提出了治疗DH的一些标准：治疗措施应对牙髓无刺激性，施用相对无痛，容易进行，起效迅速，有效期长，无染色效果，持续有效。到目前这些标准依然适用，但大多数治疗都未能满足这些标准中的一项或多项标准[30]。

现在有许多通过堵塞牙本质小管治疗DH的方法已经被证实有效，并在临床上得到了应用，例如树脂粘接剂，激光，草酸盐，Gluma，氟化物，锶，Novamin，精氨酸和CaCO3等[22, 31-32]。但这些单纯堵塞牙本质小管治疗DH的方法并没有达到令人满意的效果，因为堵塞的牙本质小管在抵抗酸蚀和磨损的能力较差，即使治疗有效，牙本质的敏感也会经常复发[33-34]。而诱导矿化往往需要一定的时间，例如8 DSS肽吸引钙磷离子形成矿化物需要约1周的时间，起效较慢是诱导矿化的一个不足之处[35]。堵塞牙本质小管并诱导其再矿化的方法将机械堵塞牙本质小管和诱导矿化两种方法相结合，可以在短时间内堵塞牙本质小管，迅速减轻牙本质敏感的症状，并在未来的一段时间内持续发挥作用，诱导牙本质小管内的再矿化。但目前关于堵塞牙本质小管并诱导其再矿化的方法研究大多基于体外实验，动物实验和临床试验的研究相对不足，由于体外实验环境和口腔内实际的环境有所差异，所以还需要进一步的研究，证实这些方法在实际口腔环境下的有效性。