方 謙, 穆 玉, 徐曉南, 周 雪, 彭 偉

(華北理工大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院, 河北 唐山 063000)

·臨床研究·

不同濃度生物活性玻璃對(duì)早期釉質(zhì)齲再礦化的作用

方 謙, 穆 玉, 徐曉南, 周 雪, 彭 偉

(華北理工大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院, 河北 唐山 063000)

目前: 探討不同濃度生物活性玻璃促進(jìn)早期釉質(zhì)齲再礦化的效果。方法：收集新鮮拔除的牛切牙，制備釉質(zhì)標(biāo)本，隨機(jī)分為顯微硬度組(n=15)和能譜分析組(n=25)。各組標(biāo)本在37 ℃人工脫礦液中脫礦72 h，然后用pH循環(huán)法模擬人的口腔環(huán)境，將標(biāo)本分別浸泡在30、60、90 g/L生物活性玻璃溶液內(nèi)，2次/d，5 min/次，循環(huán)15 d。用顯微硬度儀在釉質(zhì)塊脫礦前及再礦化后分別測(cè)量其表面顯微硬度，能譜分析儀對(duì)釉質(zhì)表面的元素進(jìn)行分析。結(jié)果： 脫礦處理后各組樣本顯微硬度均明顯降底，生物活性玻璃溶液處理后顯微硬度均明顯提高，其中60 g/L 組的顯微硬度差值最高，30 g/L組最低(P﹤0.05)。鈣磷比以90 g/L組最高，60 g/L 組次之。結(jié)論：60 g/L生物活性玻璃促進(jìn)早期釉質(zhì)齲再礦化的療效較好，90 g/L生物活性玻璃抗酸性最強(qiáng)。

生物活性玻璃; 早期釉質(zhì)齲; 再礦化; 顯微硬度

[DOI] 10.15956/j.cnki.chin.j.conserv.dent.2015.12.006

[Chinese Journal of Conservative Dentistry,2015,25(12): 729]

齲病初期的白堊斑的形成主要是釉質(zhì)脫礦與再礦化動(dòng)態(tài)平衡被破壞的結(jié)果。 再礦化是使鈣、磷和其他礦物離子沉積在脫礦的釉質(zhì)中，從而恢復(fù)脫礦釉質(zhì)的硬度，終止或消除早期齲損。氟化物能較好的促進(jìn)早期釉質(zhì)齲再礦化，但其具有一定局限性：只能用于易清潔的平滑面，且需要多次涂擦[1]。生物活性玻璃(45S5)是由多種無(wú)機(jī)離子組成的具有優(yōu)良的生物相容性和成骨活性的生物活性材料[2]，其屬于第3代生物活性玻璃，是一種以鈣鈉磷硅酸為活性成分的礦物質(zhì)，最初用于骨再生[3]，其安全性已得到認(rèn)可，在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用較為廣泛,尤其在牙本質(zhì)過(guò)敏、牙周炎治療及牙槽骨重建等領(lǐng)域有較好的療效。諸多學(xué)者證實(shí)了生物活性玻璃具有促進(jìn)脫礦組織再礦化的作用，但其最適濃度未見(jiàn)報(bào)告。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)觀察在不同濃度生物活性玻璃干預(yù)下脫礦牛牙釉質(zhì)的顯微硬度和鈣磷比的變化，探討不同濃度生物活性玻璃促進(jìn)早期釉質(zhì)齲再礦化的作用，為臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 主要材料和儀器

生物活性玻璃粉體(45S5)(北京大清)：加入去離子水中配成30、60、90 g/L溶液；人工脫礦液配方：2.2 mmol/L硝酸鈣，2.2 mmol/L磷酸二氫鉀，50 mmol/L冰醋酸，pH值4.5；人工唾液配方(ISO/TR10271標(biāo)準(zhǔn))：氯化鈉0.4 g，氯化鉀0.4 g，無(wú)水氯化鈣0.795 g，磷酸二氫鈉0.78 g，硫化鈉0.005 g，尿素1 g，去離子水稀釋至1 000 mL，pH值7.0；Noran7 X射線(xiàn)能譜儀(Thermo Fisher，美國(guó))；HVST-1000ZA 顯微硬度計(jì)(上海研潤(rùn)光機(jī))；DH-250型電熱恒溫培養(yǎng)箱(北京科偉永興)。

1.2 樣本制備

選擇新鮮拔除的牛切牙，從中選取釉質(zhì)發(fā)育良好，無(wú)脫鈣、齲損、劃痕和裂紋的牛牙20個(gè)，冠根分離后，低速雙面金剛砂片將牙冠切成5 mm×5 mm×2 mm釉質(zhì)塊40個(gè)，流水下用600、800、1 000、1 200、2 400目碳化硅砂紙依次磨平、拋光唇側(cè)釉質(zhì)面，置于4 ℃去離子水中備用。

1.3 方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)分組

將制備的40個(gè)釉質(zhì)塊樣本隨機(jī)分為2個(gè)大組：顯微硬度組(n=15)和能譜分析組(n=25)。顯微硬度組分為3個(gè)小組：30、60、90 g/L生物活性玻璃處理組(n=5)，每組用不同顏色抗酸指甲油標(biāo)記。能譜分析組分為5個(gè)小組：正常組、脫礦組和30、60、90 g/L生物活性玻璃處理組(n=5)，正常組不做任何處理。脫礦前2大組除釉質(zhì)面外均涂上雙層抗酸指甲油。

1.3.2 早期釉質(zhì)齲模型的建立

將所有釉質(zhì)塊(正常組除外)浸泡在37 ℃人工脫礦液中72 h，釉質(zhì)表面成白堊色，即為早期釉質(zhì)齲形成，取出釉質(zhì)塊，用去離子水沖洗1 min。

1.3.3 再礦化處理(24 h pH循環(huán))

將經(jīng)過(guò)脫敏礦處理的釉質(zhì)塊(脫礦組除外)進(jìn)行再礦化處理：脫礦液中浸泡10 min→再礦化液中(30、60、90 g/L生物活性玻璃溶液)浸泡5 min→人工唾液中浸泡8 h→脫礦液中浸泡10 min→再礦化液中(30、60、90 g/L生物活性玻璃溶液)浸泡5 min→人工唾液中浸泡過(guò)夜。循環(huán)15 d，均在37 ℃電熱恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行。浸泡后用去離子水沖洗牙面 1 min。

1.3.4 釉質(zhì)表面的元素分析

將能譜分析組標(biāo)本固定在掃描電鏡載物臺(tái)上，抽真空噴金，在各小組樣本的觀察界面上隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)，用X射線(xiàn)能譜分析儀進(jìn)行點(diǎn)掃描，分析釉質(zhì)表面的元素含量，計(jì)算鈣磷質(zhì)量和摩爾比值(Ca/P)。

1.3.5 釉質(zhì)顯微硬度測(cè)量

顯微硬度組用顯微硬度計(jì)測(cè)量釉質(zhì)塊礦化前、礦化后、再礦化后釉質(zhì)表面的顯微硬度值，分別計(jì)為SMH、SMH1、SMH2，負(fù)荷1.961 N,作用10 s,每個(gè)標(biāo)本隨機(jī)測(cè)量3個(gè)點(diǎn)，取平均值, 并計(jì)算顯微硬度差值(△SMH=SMH2-SMH1)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。再礦化前后數(shù)據(jù)的比較選用配對(duì)t檢驗(yàn)，組間比較用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 不同濃度組顯微硬度檢測(cè)結(jié)果

釉質(zhì)標(biāo)本采用組內(nèi)標(biāo)本自身脫礦及再礦化前后的對(duì)比，不同濃度組內(nèi)再礦化前后顯微硬度值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P﹤0.05)；單因素方差分析顯示, 各濃度組間顯微硬度差值具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意(F=32.26,P<0.05)。兩兩比較顯示，各濃度組間顯微硬度差值的比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P﹤0.05), 60 g/L組的顯微硬度差值最高，90 g/L 組次之，30 g/L組最低(表1)。

表1 不同濃度組再礦化前后顯微硬度值比較(MPa, ±s)

不同字母組間相比P﹤0.05

2.2 不同濃度組能譜分析結(jié)果

能譜分析組隨著生物活性玻璃濃度增加，Ca/P 摩爾比和質(zhì)量比隨之增加，與正常組的比值接近。單因素方差分析顯示各組間質(zhì)量比和摩爾比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=26.53，P﹤0.05;F=27.08,P<0.05)。兩兩比較顯示，正常組的鈣磷比與脫礦組、30 g/L和90 g/L組相比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P﹤0.05)，與60 g/L組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P﹥0.05)；脫礦組的鈣磷比與正常組、60 g/L 和90 g/L組相比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P﹤0.05)，與30 g/L組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P﹥0.05)；90 g/L組的鈣磷比與其余組相比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P﹤0.05)(表2)。

表2 不同濃度組鈣磷比值比較 ±s)

a與正常組相比P﹤0.05；b與脫礦組相比P﹤0.05；c與30 g/L 組相比P﹤0.05；d與60 g/L組相比P﹤0.05；e與90 g/L組相比P﹤0.05

3 討論

本實(shí)驗(yàn)采用的是化學(xué)致齲法中的脫礦溶液法，雖然未與自然齲損病程完全一致，但模擬了齲病主要的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，對(duì)生物活性玻璃促進(jìn)釉質(zhì)齲再礦化作用的研究有一定的意義。早期釉質(zhì)齲的臨床表現(xiàn)為釉質(zhì)表面呈現(xiàn)白堊色不透明區(qū)，其不透光性是由于釉質(zhì)的脫鈣使其光折射率的改變[4]，該現(xiàn)象提示釉質(zhì)發(fā)生了脫礦。本實(shí)驗(yàn)中不同濃度組釉質(zhì)塊標(biāo)本經(jīng)人工脫礦液處理后在肉眼觀察下均成白堊色，提示了早期人工齲的形成。

釉質(zhì)是人體中最硬的組織，主要由含鈣磷離子的磷灰石晶體和少量其他磷酸鹽晶體等組成[4]。釉質(zhì)顯微硬度的變化與礦物質(zhì)的含量有關(guān), Feagin等[5]發(fā)現(xiàn)在緩慢脫礦中，釉質(zhì)表面顯微硬度的減少與礦物質(zhì)的喪失呈線(xiàn)性關(guān)系。而顯微硬度測(cè)量是目前測(cè)量釉質(zhì)硬度的主要方法，優(yōu)點(diǎn)在于試驗(yàn)力小，對(duì)薄形樣品可以測(cè)試；壓痕小，可認(rèn)為無(wú)損檢測(cè)。正常人釉質(zhì)的維氏硬度為242～339 VHN[6]，本實(shí)驗(yàn)中的脫礦前牛牙釉質(zhì)標(biāo)本的顯微硬度值符合正常人釉質(zhì)的維氏硬度值。不同濃度生物活性玻璃處理組的釉質(zhì)抗脫礦能力不同，其再礦化的能力也可能不同，因而本實(shí)驗(yàn)采用再礦化前、后的顯微硬度的差值來(lái)說(shuō)明不同濃度的藥物促進(jìn)脫礦釉質(zhì)再礦化的效果。影響釉質(zhì)再礦化的因素除了生物活性玻璃外，還可能與釉質(zhì)本身相關(guān)，本實(shí)驗(yàn)對(duì)釉質(zhì)標(biāo)本自身脫礦前、后及再礦化后的顯微硬度值進(jìn)行檢測(cè)，其差值更具有說(shuō)服力，顯微硬度差值越高，再礦化程度越高。本結(jié)果顯示，60 g/L組的顯微硬度差值較大，相對(duì)其他濃度組促進(jìn)釉質(zhì)再礦化的效果較好。

在釉質(zhì)的再礦化實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)X線(xiàn)能譜量化表面鈣、磷的相對(duì)含量從而評(píng)估再礦化結(jié)果[7]。本結(jié)果顯示，正常組和脫礦組中釉質(zhì)表面元素主要由C、O、Ca、P等元素組成，而生物活性玻璃處理組中釉質(zhì)表面元素主要由C、O、Ca、P、Si等元素組成。正常釉質(zhì)表面的Ca/P質(zhì)量比和摩爾比為2.1～2.3、1.61～1.8[8-9]， 與實(shí)驗(yàn)前的釉質(zhì)表面Ca/P離子比例接近。釉質(zhì)發(fā)育不全的牙面較正常牙面鈣離子含量低，且其抗酸溶解的能力也下降，從而推測(cè)釉質(zhì)發(fā)育不全者更易患齲[10]。本實(shí)驗(yàn)在體外pH循環(huán)下進(jìn)行，釉質(zhì)標(biāo)本浸泡在脫礦液中的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，最后形成的Ca/P離子比例較高; 提示, 經(jīng)過(guò)生物活性玻璃溶液處理過(guò)的釉質(zhì)表面的抗酸能力增強(qiáng)，對(duì)釉質(zhì)具有保護(hù)作用。生物活性玻璃抗酸性能的增強(qiáng)可能與其促進(jìn)早期釉質(zhì)齲再礦化的作用機(jī)制有關(guān)，即顆粒中的鈉離子與溶液中的氫離子置換，使pH值升高; 顆粒中鈣、磷酸離子釋放，與唾液中的鈣磷離子沉積在牙表面，形成富含鈣磷的多孔網(wǎng)狀礦化層，最后形成類(lèi)羥基磷灰石[11-12]。本結(jié)果顯示，30 g/L組的鈣磷比相對(duì)偏低，60 g/L組的鈣磷比與正常組的值接近，說(shuō)明60 g/L 組的抗酸性較好；而90 g/L組的鈣磷比高于正常組，這可能與以下因素有關(guān)：①誘導(dǎo)形成的釉質(zhì)磷灰石晶體所含鈣磷的比例較高；② 90 g/L生物活性玻璃溶液的鈣磷離子濃度較高，未完全形成磷灰石晶體。推測(cè)90 g/L生物活性玻璃的抗酸性最強(qiáng)，60 g/L組次之。

綜上所述，釉質(zhì)發(fā)育不全者可選用90 g/L的生物活性玻璃溶液增強(qiáng)患牙的抗酸性，而早期釉質(zhì)齲者可選用60 g/L的生物活性玻璃溶液促進(jìn)早期釉質(zhì)齲的再礦化。

[1]孫皎，趙信義.口腔生物材料學(xué)[M]. 北京:人民衛(wèi)生出版社,2011:137.[2]Hench LL.The story of Bioglass[J].JMaterSciMaterMed,2006,17(11):967-978.

[3]Walsh LJ.Contemporary technologies for remineralization therapies: A review[J].InterDentSa, 2009,4(4):34-46.

[4]于世鳳.口腔組織病理學(xué)[M]. 6版 . 北京:人民衛(wèi)生出版社, 2007:53-156.

[5]Feagin F,Koulourides T,Pigman W.The characterization of enamel surface demineralization, remineralization,and associated hardness changes in human and bovine material[J].ArchOralBiol,1969,14(12):1407-1417.

[6]李東育,石四箴.牙釉質(zhì)顯微硬度測(cè)定及應(yīng)用[J]. 上海鐵道大學(xué)學(xué)報(bào), 2000,21(3)：96-98.

[7]Lou L,Nelson AE,Heo G,etal. Surface chemical composition of human maxillary first premolar as assessed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)[J].ApplSurfSci,2008,254: 6706-6709.

[8]邊專(zhuān),王松靈.口腔生物學(xué)[M]. 4版 . 北京:人民衛(wèi)生出版社, 2012:42.

[9]周學(xué)東.口腔生物化學(xué)[M]. 成都: 四川大學(xué)出版社, 2002:1-16.

[10]鄭樹(shù)國(guó),鄧輝,高學(xué)軍,等.發(fā)育不全乳牙釉質(zhì)的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)的初步研究[J]. 中華口腔醫(yī)學(xué)雜志,1997,32(6):366-368.

[11]Wefel JS.NovaMin: likely clinical success[J].AdvDentRes,2009,21(1):40-43.

[12]Stoor P,Sderling E, Salonen JI. Antibacterial effects of a bioactive glass paste on oral microorganisms[J].ActaOdontalStandv,1998,56(3):161.

The effects of bioactive glass of different concentrations on the remineralization of the enamel with early caries

FANG Qian, MU Yu, XU Xiao- nan, ZHOU Xue, PENG Wei

(CollegeofStomatology,NorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tangshan063000,China)

AIM: To evaluate the effects of different concentrations of bioactive glass (BG) on remineralization of the enamel with early caries. METHODS: Freshly extracted bovine incisors were selected and used for enamel specimen preparation. After preparation, the specimens were placed in demineralization solution at 37 ℃ for 72 h to establish early enamel caries. Then pH cycle method was used for remineralization using 30, 60 and 90 g/L of bioactive glass respectively. After 15 d of pH cylcle, enamel micro hardness(MH) was measured by micro hardness tester(n=15),and the elements of the enamel were analyzed by X- ray energy spectrometer (EDX) (n=25). RESLUTS: After demineralization the MH of all the samples was decreased (P<0.05). After BG treatment the MH was increased(P<0.05), in 60 g/L group was the highest followed by that in 90 g/L group and 30 g/L group respectively(P<0.05). The molar ratio of Ca and P in 90 g/L group was the highest,followed by 60 g/L group(P﹤0.05). CONCLUTION: 60 g/L BG is most effective in remineralization of the enamel with early caries . 90 g/L BG is most resistant to the acid challenge.

bioactive glass; early enamel caries; remineralization; microhardness

2015-04-07;

2015-07-10

方 謙(1988-)，女，漢族，浙江人。碩士生(導(dǎo)師：彭偉 )

彭 偉, E-mail:pengwei1968@sina.com

R781.1

A

1005-2593(2015)12-0729-04