活髓牙漂白材料面临的挑战与展望

孙 皎

（上海交通大学医学院附属第九人民医院·口腔医学院口腔材料室，上海生物材料研究测试中心，国家口腔疾病临床医学研究中心，上海市口腔医学重点实验室，上海 200011）

随着当今社会人们对牙齿美白的需求日益增强，活髓牙漂白作为改善着色牙的有效手段已广泛应用于临床。然而，它在赋予牙齿亮白效果的同时也带来了牙齿敏感及牙髓损伤等临床问题，这是一个不容忽视的挑战。本文将聚焦现有的活髓牙漂白材料，通过分析材料成分、作用机理、影响漂白效果的因素、面临的挑战等，探讨可能的解决途径，展望未来的研究方向。

1 活髓牙漂白材料的成分

活髓牙漂白材料发挥作用主要依赖于其中的活性成分——氧化剂，无论是诊室用还是家庭用，氧化剂的种类与浓度直接影响漂白的效果以及对牙髓的损伤程度，其他成分用以赋型和催化等作 用。

1.1 漂白氧化剂

过氧化氢（Hydrogen Peroxide， HP）是活髓牙漂白材料中最常见的氧化剂[1]，也是其主要成分，通常诊室漂白治疗应用的是浓度较高（15%～40%）的HP；过氧化脲（Carbamide Peroxide， CP）和过硼酸钠等可视为HP的前体成分，性质较稳定且易于保存，与水接触后会释放出一定量的HP发挥作用，例如10%CP可分解产生3.5%的HP。CP、过硼酸钠以及含低浓度HP的漂白材料常用于家庭漂白或其他OTC美白产品中[2]。此外，还有以次氯酸钠为活性成分的漂白产品，它的使用需配合柠檬酸等酸性物质，但因该体系对牙釉质损伤明显且含氯产品的安全隐患较大[3]，目前这类漂白材料的应用及研究甚少，因而本文主要阐述的是含过氧化氢类的活髓牙漂白材料。

1.2 其他成分

活髓牙漂白材料中除了氧化剂这一主要成分外，还有增稠成型剂、催化剂、光敏剂等。其中增稠剂可以是二氧化硅，卡波姆，羟甲基纤维素钠，聚乙烯吡咯烷酮等中的一种或多种成分混合而成，根据产品的不同需求将其赋型成膏剂、凝胶、牙贴或涂漆等各种形式，以便于氧化活性成分能在牙釉质表面释放并扩散[3]；有些漂白凝胶中含有氢氧化钾或葡萄糖酸钙等催化成分，它们能将酸性条件下稳定储存的过氧化氢激活并促进氧自由基的释放[4]，利于漂白效果的实现；利用光或激光配合活髓牙漂白的HP凝胶中还含有光敏剂，它能有效吸收红外、可见光波能量，并通过弛豫形式传递给HP 分子使其活化。现有光敏剂包括纳米二氧化钛、激光互补色素等，如显示红颜色的β胡萝卜素能与532 nm激光的绿色形成互补，从而增加了漂白凝胶对光能的吸收[5]。

2 活髓牙漂白材料的作用机理

活髓牙漂白的发展早期曾出现过以草酸或盐酸为主的酸蚀漂白方法，但之后逐渐被以HP为代表的氧化漂白方法所取代。现已明确漂白材料中HP分解产生的过羟基阴离子或羟基自由基、超氧自由基等成分是氧化漂白材料的化学基础。然而，漂白剂接触并渗透进入牙体组织后发生的动态复杂反应及最终实现亮白效果的具体机制目前尚不完全明确。一般认为小分子量的HP易渗透进入牙釉质本质层，可通过氧化降解牙体组织内含有共轭双键的染色基团，使其变为淡色或无色分子[3，6]；近年来有学者对此观点提出质疑，因为光谱分析技术未在牙齿结构中检测到染色基团或其副产物的存在，他们认为HP漂白是通过氧化牙体有机基质改变其光学特征而实现的[7，8]。

还有研究提出活髓牙漂白效果是由牙本质的颜色改变所主导的[9]，毕竟牙色主要体现的是牙本质的颜色，牙釉质只在蓝光范围内通过光散射发挥较小的作用。但Sulieman发现，在体外条件下，即使缺乏牙髓组织的静压力及牙本质小管液外排效应等不利因素，高浓度HP凝胶也未能实现茶染色牙本质全层的漂白[10]。他还指出过氧化氢的有效漂白层面涉及牙釉质及浅层牙本质即可，无需达到牙本质深层就能实现牙体整体亮白度的明显改善[11]，可能的原因是牙齿表层的透明度降低及亮度提升产生了遮盖效果[12]。由此可见，以HP为代表的氧化漂白剂与活髓牙之间究竟发生了怎样的动态化学反应及后续的光学特征变化等还有待进一步研究。

3 活髓牙漂白效果的影响因素

活髓牙漂白效果受诸多因素的影响，了解以下主要因素对获得良好的漂白效果以及减少并发的牙齿损伤至关重要。

3.1 着色牙的类型

活髓牙的着色可以分为外源性着色和内源性着色两大类，一般外源性着色牙要比内源性着色牙的漂白效果好，因为前者的色素沉积层更为表浅，且不伴有牙体结构的病变。一些釉质发育不全、矿化不良导致的牙色异常或重度四环素牙等现阶段还无法通过活髓牙漂白的方法完全得以改 善。

3.2 氧化活性成分的浓度及作用持续时间

氧化活性成分的浓度在一定程度上是决定活髓牙漂白效果的最主要因素，其次是漂白剂在牙面上的作用时间，同时两者也存在直接的关联性，一般认为漂白材料中氧化成分浓度越高，达到预期的牙齿亮白度所需的作用时间就越短。例如，诊室用高浓度HP单次操作时间多为45 min，根据患者的美白要求可能需要1～3次治疗；而家庭用漂白材料中氧化剂浓度偏低，常需持续数周的使用才能获得相应的漂白效果。

3.3 光/激光的辅助使用

目前研究中有关辅助使用光/激光能否提高活髓牙漂白效果还存在一些争议。某些诊室用HP漂白凝胶需配合应用LED蓝紫光、氩激光和半导体激光等，因为使用光源被认为能促进HP分解生成氧自由基，同时提高或加速牙齿亮白效果。但是这一观点遭到很多学者质疑。Serrano指出光催化效应不能改善35%HP的美白效果，而对15%～20%HP凝胶有一定益处，这可能是因为高浓度HP本身已能产生足够多的自由基，且有未知的关键步骤影响漂白过程[13]。总之，目前尚缺乏足够的临床证据证明光源使用的必要性[14]。

3.4 漂白材料中的其他助剂

活髓牙漂白材料中都需要添加一些助剂，有些助剂涉及活性氧的释放和扩散过程进而对漂白效果产生影响。例如Opalescent Boost凝胶需要将含有KOH的催化成分与过氧化氢充分混合后使用，碱活化过程能促进HP释放大量活性氧，直接影响漂白效果；又如增稠剂的粘度会影响活性成分的释放和有效扩散。因此，即使漂白氧化剂主体成分相同、作用原理类似，但由于不同活髓牙漂白产品中助剂配方各异，其漂白效果就会有所不同，这也部分解释了为何众多漂白研究报道的结果存在较大的差异性。

4 活髓牙漂白材料面临的挑战

现有的活髓牙漂白材料在发挥牙齿美白功效的同时，不可避免地会对牙齿硬组织和牙髓组织带来一定程度的损伤，必须引起高度重视。

4.1 牙齿表面硬组织的损伤

有报道显示活髓牙漂白会导致牙釉质表面发生蚀刻样或凹坑样改变，羟基磷灰石晶体脱矿，甚至表面显微硬度下降等[15-16]。这些硬组织改变的发生一部分来自偏酸性漂白材料对牙齿硬组织的酸蚀作用，另一部分源于漂白剂活性成分的氧化作用，即小分子过氧化氢易扩散至釉柱间质中，与蛋白、脂类及无机晶体发生氧化反应后导致釉质表面形貌变化或出现矿物质丢失等[17]。

有学者认为，漂白后牙釉质的表面形态或成分改变不会长期存在，因为唾液中的再矿化成分会促进损伤区域逐渐实现生理性修复[18]。然而，漂白后表面完整性受损的牙釉质易被外源色素附着而出现颜色回复现象，导致美白效果维持不佳。更为重要的是牙釉质表面的局部脱矿及粗糙度增加还会促进致龋菌斑的黏附[19]，导致牙齿抗龋能力减弱，但Al-Qunaian的研究认为：过氧化氢类美白剂的处理不会增加龋易感性[20]。

为了规避上述风险，一些漂白材料的pH值被调整至中性或弱碱性，并尝试在其中添加或配合使用氟化物、钙磷酸盐类生物活性材料等以减少釉质的脱矿程度[21-22]，但也有研究发现这些应对措施未能有效解决问题。Cavalli 采用氟化钠、氯化钙配合35% HP使用，发现釉质表面的矿物质成分无明显变化，在偏振光显微镜下观察时表层下脱矿仍存在[23]。还有报道发现在家庭漂白凝胶中添加钙盐成分或无定形磷酸钙，未能抑制14 d后牙釉质脱矿的发生[24]。

4.2 牙齿敏感及牙髓损伤

活髓牙漂白引起的牙齿敏感是最常见的并发症。患者在漂白后常反映有不同程度的牙齿敏感，一般所表现的刺痛或抽痛等症状会持续2～4 d，也有长达39 d[25]。如何有效规避这一最令人不适的并发症是现阶段活髓牙漂白领域所面临的重要挑战。研究认为：漂白后敏感主要与由过氧化氢及其副产物所引发的牙髓损伤或炎症状态有关[26]，这与解释牙本质敏感的液体动力学说有所不同。漂白材料中的主要活性成分HP易透过牙釉质及牙本质结构进入髓腔[27]，由于牙髓组织中应对损伤的保护性酶的产生及释放量不足，最终导致细胞氧化应激水平升高，细胞膜脂质过氧化，进而发生细胞膜损伤乃至细胞凋亡等[28]。大多数体内实验研究都显示漂白后牙髓组织出现结构紊乱，不同程度的炎症反应甚至坏死，并伴有疼痛相关的神经肽类分泌增多[29-30]。在活髓牙漂白引发的痛觉传导过程中参与介导的伤害感受器可能是对HP敏感的初级感觉神经元上的TRPA1离子通道[26，31]。因此，减少漂白剂中的过氧化氢进入髓腔的渗透量，可能是缓解这类牙齿敏感及牙髓损伤的关键。

5 减少敏感症状及牙髓损伤的途径

针对活髓牙漂白后出现的上述问题，现有以下几种尝试解决的途径：

5.1 减少氧化剂浓度

尽管有学者试图减少氧化剂浓度，并辅助LED蓝紫光或激光等弥补美白效果的不足，但这一方式可能会因光热效应反而加重漂白后敏感[32]。事实上，降低HP浓度并不会成比例地降低其髓腔渗透量[33]，因而该方法的有效性尚未得到公认。

5.2 利用催化剂分解消耗HP

有报道将铁盐、锰盐等金属催化剂或过氧化物酶加入漂白材料中以催化HP产生活性氧[34-35]，这种方法已被证实能有效减少HP进入髓腔的渗透量，HP引起的细胞毒性及氧化应激水平也有所下降，但相关研究未涉及体内环境下漂白后敏感及损伤情况的评价。另外，基于碱性条件下HP的解离常数有显著提高，Whiteness HP Blue系列产品利用葡萄糖酸钙将凝胶的pH值控制在8.5～9.0左右，试图通过减少HP渗透量来减轻牙髓损伤，有临床研究显示此类弱碱性漂白材料引起的敏感发生率较中性或弱酸性凝胶少[36]。

5.3 添加钾盐成分

由于钾离子去极化能降低牙髓神经传导的兴奋性进而缓解疼痛，故人们在漂白材料中添加草酸钾或硝酸钾等钾盐成分以期减少敏感发生。但有研究指出HP的渗透速度快于钾离子[37]，在钾离子发挥降低神经兴奋性作用之前HP就可能已经进入髓腔并引发损伤。因此，利用钾盐缓解漂白后敏感的有效性仍存有争议。

5.4 配合使用再矿化成分或抗炎镇痛药物

有些学者建议活髓牙漂白时可使用氟化钠、磷硅酸钠钙、无定形磷酸钙等再矿化成分，以期封闭牙本质小管，减少外界刺激继而降低敏感的发生。Alexandrin开展的随机临床试验发现应用CPP-ACPF可以明显缓解35%HP漂白后的牙齿敏感症状，但同样能释放活性钙和磷酸根离子的磷硅酸钠钙则作用效果不佳[38]。今后尚需进一步明确最具缓解牙齿敏感功效的再矿化成分的种类、有效浓度以及配合活性牙漂白应用的最佳时机。也有部分研究采用非甾体类抗炎镇痛药物预防或治疗漂白后敏感，但Meta分析显示疗效不佳[31，39]，这可能是髓腔内有效药物浓度不足所致。

6 展望

活髓牙漂白后出现的敏感及牙髓损伤是长期困扰漂白领域的棘手问题，迄今为止尚无一种公认的、明确能缓解或消除漂白后敏感的有效方法，主要原因可能应归于现有HP类漂白材料的固有缺陷，即小分子量过氧化氢的高渗透性及强氧化性势必会导致一定程度的牙齿敏感和牙髓损伤。因此，预期在活髓牙漂白领域有所突破，从根本上解决上述挑战，可能需要我们转换思路，探索全新的非过氧化氢类的漂白材料，该材料必须既有类似HP的氧化活性，发挥漂白牙齿的功效，又具有相对低的渗透性，避免活性成分进入牙髓组织引起敏感及损伤。

以往有学者尝试用水果酸天然成分来漂白牙齿，但其色值改变的效果不够理想[40]；还有利用含有还原剂偏亚硫酸钠的脂质体进行漂白，突破了传统氧化漂白的思路，但相关研究还处于起步阶段，缺乏生物安全性方面的有效数据[41]；最近有研究通过聚多巴胺对纳米二氧化钛进行表面改性和包裹，使其在可见光范围内与水作用产生氧自由基从而分解色素，该方法初步显示出一定的漂白效果[42]。总之，现有的为数不多的对非过氧化氢类漂白材料的研究都缺乏关注牙齿敏感或牙髓损伤这一关键问题或提供充分的实验论证，由此提示：致力于研发能兼顾有效性和低（无）牙髓刺激性的、全新的非过氧化氢类漂白体系可能是未来活髓牙漂白材料领域的重要研究方向。

致谢：

衷心感谢杨甦博士生在检索和整理文献资料中提供的帮助。