![再生医学:生物材料与组织再生](https://wfqqreader-1252317822.image.myqcloud.com/cover/61/43604061/b_43604061.jpg)
三、生物活性玻璃盖髓剂的研究与临床应用
当牙髓组织损伤局限或可逆时,牙髓治疗首选的策略是使用盖髓剂封闭露髓孔,诱导牙髓组织自身修复产生新的牙本质以保存活髓。盖髓剂的作用在于既可促进牙髓创伤的愈合,又可避免新的刺激损伤牙髓。因此,盖髓剂对保存活髓成功与否起重要作用。理想的盖髓剂应具有良好的生物活性;能够促进牙髓组织的修复再生;具有抗菌性;药效稳定、持久,便于操作。
(一)盖髓剂的临床应用现状
氢氧化钙(calcium hydroxide)长期作为盖髓剂广泛应用于临床治疗,目前常用的成品制剂包括Dycal(Denstply Caulk,DE,USA),Pulpdent and Tempcanal(Pulpdent Corp.,Brookline,MA,USA),Calvital(Neo Dental Chemical Products Co.,Tokyo,Japan)。氢氧化钙具有抗菌性、可促进矿化,能在露髓孔处形成牙本质桥继而保护牙髓,防止细菌侵入。然而由于氢氧化钙具有强碱性,与其接触的牙髓组织会发生凝固性坏死,下方牙髓组织慢性炎症浸润;氢氧化钙诱导形成的牙本质桥不完全,有隧孔样结构和细胞包涵体,会成为细菌微渗漏的通道,引起牙髓的再次感染,导致治疗失败。因此,氢氧化钙不是理想的盖髓剂。
无机三氧化物聚合物(mineral trioxide aggregate,MTA)是 1993年 Lee首先报道,1998年 FDA批准用于临床的牙髓治疗用材料。MTA由硅酸钙、氧化铝、氧化钙和硅酸盐组成,具有良好的生物相容性,封闭性好,能有效防止微渗漏。MTA还具有一定的组织诱导性,研究发现MTA直接与人牙髓细胞接触后可诱导其分化形成牙本质样细胞;大量动物及临床研究表明,MTA盖髓后可在材料下方观察到完整、致密的牙本质桥,无隧道样缺损,紧邻牙本质桥可见有细胞极性的成牙本质细胞样细胞排列。MTA盖髓后诱导形成的牙本质桥显著厚于应用氢氧化钙作为盖髓剂者,且很少呈多孔样,其下方很少产生牙髓炎症,不形成坏死层。近年来有较多文献观察了MTA作为盖髓剂进行直接盖髓的疗效,并与氢氧化钙进行比较。Hilton等对376颗患牙进行了直接盖髓,患者平均年龄为37.9岁,年龄跨度为8~90岁,2年的回访结果显示氢氧化钙组的失败率为31.5%,MTA组的失败率为19.7%,两组间差异有统计学意义。Aguilar和Linsuwanont对恒牙因深龋露髓后行活髓保存治疗的临床研究进行了Meta分析,将入选文献的原始数据做加权处理后发现:MTA用于直接盖髓治疗的成功率为90.5%,显著高于氢氧化钙作为盖髓剂的成功率70.6%。因其良好生物学性能和直接盖髓效果,MTA是目前检验新型盖髓剂的“金标准”。然而MTA仍存在着固化时间长、临床操作性差、可引起牙冠变色以及价格昂贵等不足。
MTA良好的临床效果和巨大的商业成功,吸引许多公司进一步研发硅酸盐类的盖髓剂。iRoot(Innovative Bioceramix,Vancouver,Canada)是加拿大创新生物陶瓷公司于2006年研发出的新一代齿科系列产品,包括 iRoot SP、iRoot BP、iRoot BP Plus和iRoot FS等,其成分均由硅酸钙、二氧化锆、氧化钽、磷酸二氢钙、氢氧化钙、增固剂、填料等组成,但增固剂含量略有差异使其性状分别为膏状或糊剂状,可适应于不同情况下的治疗需要。作为预混合、可注射的生物陶瓷,其在充填入术区后可吸收组织液或牙本质中的水分引发固化反应,而不需要临床使用时再进行粉液调拌,这使其临床操作性能较MTA得到很大改善。研究证实iRoot BP Plus的性能与MTA相似,可诱导修复性牙本质形成,封闭性好且不会引起牙冠变色,近年来成为继MTA之后广受临床欢迎的盖髓剂。但目前尚缺乏其直接盖髓成功率的临床研究报告。BiodentineTM( Septodont,Saint Maur des Fossés,France) 是2010年出现的一种新型硅酸三钙水泥材料,粉剂,主要由 3CaO•SiO2、2CaO•SiO2、碳酸钙及含有氯化钙和水溶性聚合物的液剂组成,使用时需将两种组分调拌。Biodentine的黏稠度和磷酸盐水门汀相似,较MTA可操作性强。Brizuela进行临床疗效研究发现,Biodentine在年轻恒牙上直接盖髓后1年的临床成功率与MTA、氢氧化钙均无显著差异,但该研究失访率较高(59.2%),仍需更多的临床研究来验证。
随着生物活性可降解材料的发展,诱导组织再生并最终替换材料本身,实现原位组织再生,应成为更加理想的治疗途径。理想的生物活性材料,在诱导组织原位再生的同时,应可逐渐在组织中降解,从而被正常组织替代。因此,探索组织诱导性更强的材料作为盖髓剂,仍是牙髓损伤修复和再生领域努力的方向。
(二)微纳米生物活性玻璃盖髓剂的研究
20世纪90年代,有学者尝试将生物玻璃用于盖髓治疗。Oguntebi等使用45S5 Bioglass进行直接盖髓,90天后所有样本均有连续的牙本质桥产生,6例样本中有2例发生轻微的炎症,但研究也发现所形成的牙本质桥中不含牙本质小管结构。Salako等曾使用S53P4生物玻璃粉末与生理盐水调拌成糊剂以后覆盖在SD大鼠磨牙牙髓断面上,结果显示牙髓组织在2周时出现炎症,部分甚至发生坏死,推断生物活性玻璃可能会引起牙髓的急性炎症反应,而4周时部分牙髓有逐渐愈合恢复的倾向。
上述两篇研究中均采用熔融法制备的生物玻璃粉末直接盖髓,分析其可能存在以下问题:①生物活性玻璃粉末直接与牙髓组织接触时,由于离子的快速溶出,初期会形成较高的pH,不利于牙髓细胞的生长;②传统熔融法制备的生物活性玻璃结构较为致密,材料组成不够均匀,比表面积小,生物活性有待提高。
华南理工大学陈晓峰教授课题组于2015年构建了以微纳米生物活性玻璃为主要活性成分的盖髓剂。该盖髓剂为粉、液二相构成,调拌后有自固化效果。粉是溶胶-凝胶法结合有机模板法制备的微纳米生物活性玻璃,通过调节化学组分,设计了一系列组分不同的生物活性玻璃。实验发现,生物活性玻璃的桥氧个数越多,硅氧四面体的聚集越紧密,则生物活性越低,因此最终选择了其中含非桥氧键最多的一种玻璃粉末进行后续实验,其化学组成为 82.36%SiO2、15.36%CaO 和 2.28%P2O5(摩尔百分比)。液剂分为两种,一种为磷酸盐缓冲溶液(phosphate buffer solution,PB)调拌而成的盖髓剂称BG-PB;另一类在磷酸盐缓冲溶液中添加有机物海藻酸钠(sodium alginate,SA)。加入海藻酸钠的主要目的是调节盖髓剂的理化性能,实验发现,海藻酸钠的加入不会影响盖髓剂的固化时间,但能影响其抗压强度:当海藻酸钠的质量分数小于1%时,能提高盖髓剂的抗压强度,但继续加大海藻酸钠的质量分数,盖髓剂抗压强度反而下降。这是因为当海藻酸钠含量较低时,海藻酸钠短链起增强增韧作用,并在晶体间形成离子键连接,使样品的抗压强度增大;当海藻酸钠含量较高时,溶液黏度增大,离子运动受限,使晶体生长受到抑制,并不能起到提高抗压强度的作用。对盖髓剂进行体外细胞学筛选发现,含0.5%和1%海藻酸钠的盖髓剂之间细胞毒性并无显著差别,因此选用液剂中海藻酸钠含量为1%的盖髓剂进行后续试验,称此盖髓剂为BG-PB-SA。
北京大学口腔医学院董艳梅教授课题组以MTA为对照,对BG-PB和BG-PB-SA盖髓剂的理化性质及体内盖髓效果进行了一系列的临床前评价。BG-PB、BG-PB-SA调和后的性状及手感类似于玻璃离子水门汀(图9-15),具有一定的可操作性,初凝时间为7~8分钟,终凝时间为12~14分钟,二者间差异无显著性,终凝时间均较 MTA(160分钟)明显缩短,有利于临床使用。BG-PB抗压强度为14~17MPa,BG-PB-SA的抗压强度为21~27MPa,均低于 MTA。 BG-PB、BG-PB-SA 在SBF中使pH升高至8.07,显著低于MTA的最高pH8.47;BG-PB与 BG-PB-SA的封闭性好,亚甲蓝染色实验显示其封闭性能与MTA无显著差异(图9-16)。
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图9-16 微纳米生物玻璃盖髓剂封闭性实验亚甲蓝染色后
A.阴性对照组;B.阳性对照组;C.BG-PB组;D.BG-PB-SA组;E.MTA组。
生物学性能方面,BG-PB-SA对人牙髓细胞的生长无抑制作用,无细胞毒性。BG-PB能促进人牙髓细胞的生长。大鼠体内直接盖髓实验发现,1周时BG-PB、BG-PB-SA与MTA均只造成牙髓的轻度炎症,且多有薄层硬组织形成(图9-17)。4周时,未加盖髓剂的对照组牙髓发生坏死,也可观察到不完整的牙本质桥;而三个盖髓剂组BG-PB、BG-PBSA与MTA均能诱导形成完整的牙本质桥,且下方可见成牙本质细胞样细胞极性排列(图9-18)。三个盖髓剂组在各时间点的细胞炎症反应和硬组织形成情况差异均无显著性。因此在大鼠体内研究显示BG-PB、BG-PB-SA具有与MTA相似的良好的直接盖髓效果。
![](https://epubservercos.yuewen.com/2904C9/22919015209702606/epubprivate/OEBPS/Images/P9-17_22583.jpg?sign=1734438122-iucC5EQtjaJ4vahdjKT08zL4pNwyuFV8-0-8f151307a43674ca516332ed116a83df)
图9-17 生物玻璃盖髓剂1周的直接盖髓效果
A.阴性对照组;B.BG-PB组;C.BG-PB-SA组;D.MTA组;E~H.A~D中实线框的放大图。P.牙髓;*.露髓孔;#.薄层硬组织;W.周。
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图9-18 生物玻璃盖髓剂4周的直接盖髓效果
A.阴性对照组;B.BG-PB组;C.BG-PB-SA组;D.MTA组;E~H.A~D中实线框的放大图;I~K.B~D中虚线框的放大图;P.牙髓;*.露髓孔;RD.修复性牙本质;TD.小管样牙本质;OD.骨样牙本质;OB.成牙本质细胞样细胞;W.周。
目前的研究显示具有自主知识产权的新型生物活性玻璃盖髓剂具有良好的理化性质和直接盖髓效果,需要提高其机械性能和改善剂型,进一步为临床转化和应用奠定基础。