一、概述

牙体牙髓组织主要包括牙釉质（enamel）、牙本质（dentin）和牙髓，是牙齿行使功能的核心结构（图9-11）。

图9-11　牙体牙髓组织示意图

牙釉质由来源于外胚层的成釉细胞形成，是高度矿化的组织，含95%的无机物、1%的有机物和4%的水，其中无机成分大部分为羟基磷灰石，有机成分为蛋白质、有机酸盐等。牙釉质具有渗透性和溶解性，釉质表面微孔、晶体间的缝隙等是牙釉质与外界物质交换的通道，是牙釉质再矿化的基础。牙釉质遇酸可溶解，其溶解度从表层釉质到内部釉质与牙本质交界逐渐增加。牙本质和牙髓均由来源于中胚层的牙乳头形成。形成牙本质的细胞是成牙本质细胞，由牙乳头细胞在上皮-间充质相互作用下分化形成，其胞体位于牙髓腔近牙本质处，细胞突起伸入牙本质小管。牙本质由成牙本质细胞分泌胶原基质，随后胶原基质矿化成熟形成牙本质。牙本质较釉质矿化程度低，由70%的无机物、20%的有机物和10%的水组成。牙本质的无机成分也为羟基磷灰石，有机成分中90%为胶原蛋白，其余为非胶原蛋白，包括牙本质磷蛋白、牙本质涎蛋白、蛋白多糖等。牙本质具有小管样结构，其渗透性高于牙釉质；由于小管中有成牙本质细胞突，牙本质具有敏感性。牙髓是疏松结缔组织，由细胞和纤维性基质构成，其中牙髓的细胞主要包括成牙本质细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、树突状细胞、淋巴细胞等。牙髓的纤维主要为Ⅰ型胶原蛋白，还包括大量血管、神经和非纤维性基质等。牙髓组织具有形成牙本质、营养牙体牙髓组织、感觉神经纤维传导痛觉和防御的能力。牙本质和牙髓由于其胚胎发生和功能上关系密切，被称为牙髓牙本质复合体（dentin pulp complex）。

（一）牙体牙髓组织修复再生面临的问题

牙萌出后，由于成釉细胞分泌降解酶将成釉细胞和釉质基质中的大部分蛋白质降解，使牙釉质无法自主修复再生。龋病、外伤、磨损等原因造成的牙釉质受损，会使带有神经末梢的牙本质直接暴露于口腔中，食物中的冷热酸甜刺激可产生牙本质敏感症状，是影响健康的常见问题。通过脱敏剂封闭牙本质小管是治疗牙本质敏感的常用方法，但目前常用的脱敏剂，如氯化锶、氟化钠、硝酸钾、草酸钾等与牙本质之间主要是机械结合而不是化学结合。当暴露于酸性条件或刷牙时，脱敏剂容易从牙本质表面去除，效果并不持续。因此，研发可促进脱矿牙本质再矿化或可介导牙本质再生的生物活性材料具有重要的意义。

牙髓位于牙体硬组织围绕成的牙髓腔内、被无让性的牙本质包绕，牙髓组织基质富含丰富的纤维并且具有黏性，无有效的血液侧支循环，仅借狭窄的根尖孔与根尖周组织相连，这些解剖特点使牙髓组织对环境变化的反应有自身的特点，不同于身体的其他组织受到损伤可以通过组织再生得到自体修复，牙髓组织修复再生能力有限。成牙本质细胞是终末分化细胞，无分裂能力，牙萌出后其可终生持续分泌细胞外基质形成继发性牙本质；成牙本质细胞受到外界因素的刺激使得局部细胞凋亡或坏死，牙髓组织中的未分化外胚间充质细胞、成纤维细胞分化为成牙本质细胞，形成修复性牙本质；诱导继发和修复性牙本质形成是活髓保存治疗的基础。活髓保存治疗需要在近髓或已暴露的牙髓组织创面上覆盖具有保护牙髓、诱导牙本质形成的活髓保存材料，又称盖髓剂。盖髓剂的生物相容性、生物活性以及理化性能对活髓保存治疗的效果至关重要。

当牙髓发生感染性炎症时，修复和再生能力丧失，针对牙髓组织的不可逆损伤，目前临床医疗中不得不摘除牙髓进行根管治疗，通过人工合成材料填塞髓腔、修补牙体缺损。牙齿失去牙髓，不再具备形成修复性牙本质的功能，缺乏对外界刺激的防御功能。20世纪80年代后期学者提出了“组织工程”概念，主要包括模仿自然组织或器官发育的组织或器官体外再生以及其植入体内替代患病或受损的组织或器官。组织工程的必备三要素包括种子细胞、生物支架和生长因子，这些要素被单独或组合应用于牙髓牙本质复合体的再生。生物支架不仅能够为种子细胞的黏附、生长提供与体内相似的三维环境，同时生物支架可以被制备成为所需特定的形状和添加生长因子为种子细胞的增殖、分化和组织再生等提供了良好的诱导环境，随着移植时间的增加，生物支架降解、被吸收并由包含血管和神经的宿主组织代替，寻找理想的生物材料用于牙髓牙本质复合体再生具有重要意义。随着再生医学研究的深入，牙髓再生也成为目前牙科领域的研究热点。理想的牙髓再生包括牙髓牙本质复合体组织结构的再生和生理功能的恢复，目前这一目标尚未实现，牙髓再生仍有许多尚未解决的难题。

（二）生物活性玻璃与牙体牙髓组织修复再生

目前应用于牙体牙髓组织损伤修复再生的材料主要有天然高分子材料、人工合成高分子材料、无机材料和由上述材料复合构建的复合材料。生物活性玻璃既能在分子水平刺激细胞增殖、激活基因、诱导细胞分化和组织生成，也具有可降解性能，是具有良好应用前景的第三代生物医用材料。生物活性玻璃植入体内后能迅速矿化生成羟基磷灰石层，与骨和软组织均能形成活性键合，其释放的离子可促进多种基因表达，促进组织再生。生物活性玻璃产品，如PerioGlas^®，已经广泛应用于口腔临床医学，但主要用于骨缺损的修复，如临床上用于拔牙窝的填充和牙周病所致骨缺损的修复，效果良好而且无不良反应。生物活性玻璃颗粒（商品名诺华敏，Novamin^®）用于牙本质敏感症的治疗，目前已经成功商业化并已加入牙膏。上述产品中的生物活性玻璃为通过熔融法制备的45S5（Bioglass^®），其化学组成和形貌难以精确控制，材料颗粒带有无规则棱角，不利于细胞黏附和增殖。近20～30年，材料学家不断改进生物活性玻璃的制备方法，以提高其生物活性。北京大学口腔医学院董艳梅课题组将华南理工大学陈晓峰教授课题组利用溶胶-凝胶技术结合有机模板法制备的系列微纳米生物活性玻璃应用于牙体牙髓组织损伤的修复再生研究，证实了生物活性玻璃在这个领域具有可观的临床应用前景。