不同濃度生物活性玻璃對早期釉質齲再礦化的作用

方 謙, 穆 玉, 徐曉南, 周 雪, 彭 偉

(華北理工大學口腔醫學院, 河北 唐山 063000)

·臨床研究·

不同濃度生物活性玻璃對早期釉質齲再礦化的作用

方 謙, 穆 玉, 徐曉南, 周 雪, 彭 偉

(華北理工大學口腔醫學院, 河北 唐山 063000)

目前: 探討不同濃度生物活性玻璃促進早期釉質齲再礦化的效果。方法：收集新鮮拔除的牛切牙，制備釉質標本，隨機分為顯微硬度組(n=15)和能譜分析組(n=25)。各組標本在37 ℃人工脫礦液中脫礦72 h，然后用pH循環法模擬人的口腔環境，將標本分別浸泡在30、60、90 g/L生物活性玻璃溶液內，2次/d，5 min/次，循環15 d。用顯微硬度儀在釉質塊脫礦前及再礦化后分別測量其表面顯微硬度，能譜分析儀對釉質表面的元素進行分析。結果： 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。結論：60 g/L生物活性玻璃促進早期釉質齲再礦化的療效較好，90 g/L生物活性玻璃抗酸性最強。

生物活性玻璃; 早期釉質齲; 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脫礦與再礦化動態平衡被破壞的結果。 再礦化是使鈣、磷和其他礦物離子沉積在脫礦的釉質中，從而恢復脫礦釉質的硬度，終止或消除早期齲損。氟化物能較好的促進早期釉質齲再礦化，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)是由多種無機離子組成的具有優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，最初用于骨再生[3]，其安全性已得到認可，在口腔醫學中的應用較為廣泛,尤其在牙本質過敏、牙周炎治療及牙槽骨重建等領域有較好的療效。諸多學者證實了生物活性玻璃具有促進脫礦組織再礦化的作用，但其最適濃度未見報告。本實驗通過觀察在不同濃度生物活性玻璃干預下脫礦牛牙釉質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早期釉質齲再礦化的作用，為臨床應用提供理論依據。

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標準)：氯化鈉0.4 g，氯化鉀0.4 g，無水氯化鈣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射線能譜儀(Thermo Fisher，美國)；HVST-1000ZA 顯微硬度計(上海研潤光機)；DH-250型電熱恒溫培養箱(北京科偉永興)。

1.2 樣本制備

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

1.3 方法

1.3.1 實驗分組

將制備的40個釉質塊樣本隨機分為2個大組：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記。能譜分析組分為5個小組：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大組除釉質面外均涂上雙層抗酸指甲油。

1.3.2 早期釉質齲模型的建立

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

1.3.3 再礦化處理(24 h pH循環)

將經過脫敏礦處理的釉質塊(脫礦組除外)進行再礦化處理：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→人工唾液中浸泡過夜。循環15 d，均在37 ℃電熱恒溫培養箱中進行。浸泡后用去離子水沖洗牙面 1 min。

1.3.4 釉質表面的元素分析

將能譜分析組標本固定在掃描電鏡載物臺上，抽真空噴金，在各小組樣本的觀察界面上隨機選取3個點，用X射線能譜分析儀進行點掃描，分析釉質表面的元素含量，計算鈣磷質量和摩爾比值(Ca/P)。

1.3.5 釉質顯微硬度測量

顯微硬度組用顯微硬度計測量釉質塊礦化前、礦化后、再礦化后釉質表面的顯微硬度值，分別計為SMH、SMH1、SMH2，負荷1.961 N,作用10 s,每個標本隨機測量3個點，取平均值, 并計算顯微硬度差值(△SMH=SMH2-SMH1)。

1.4 統計學分析

采用SPSS 17.0軟件進行統計分析。再礦化前后數據的比較選用配對t檢驗，組間比較用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法，檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 不同濃度組顯微硬度檢測結果

釉質標本采用組內標本自身脫礦及再礦化前后的對比，不同濃度組內再礦化前后顯微硬度值比較差異有統計學意義(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計學意(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計學意義(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量比和摩爾比差異均有統計學意義(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組相比差異均有統計學意義(P﹤0.05)，與60 g/L組相比差異無統計學意義(P﹥0.05)；脫礦組的鈣磷比與正常組、60 g/L 和90 g/L組相比差異均有統計學意義(P﹤0.05)，與30 g/L組相比差異無統計學意義(P﹥0.05)；90 g/L組的鈣磷比與其余組相比差異均有統計學意義(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

本實驗采用的是化學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生發展過程，對生物活性玻璃促進釉質齲再礦化作用的研究有一定的意義。早期釉質齲的臨床表現為釉質表面呈現白堊色不透明區，其不透光性是由于釉質的脫鈣使其光折射率的改變[4]，該現象提示釉質發生了脫礦。本實驗中不同濃度組釉質塊標本經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]。釉質顯微硬度的變化與礦物質的含量有關, Feagin等[5]發現在緩慢脫礦中，釉質表面顯微硬度的減少與礦物質的喪失呈線性關系。而顯微硬度測量是目前測量釉質硬度的主要方法，優點在于試驗力小，對薄形樣品可以測試；壓痕小，可認為無損檢測。正常人釉質的維氏硬度為242～339 VHN[6]，本實驗中的脫礦前牛牙釉質標本的顯微硬度值符合正常人釉質的維氏硬度值。不同濃度生物活性玻璃處理組的釉質抗脫礦能力不同，其再礦化的能力也可能不同，因而本實驗采用再礦化前、后的顯微硬度的差值來說明不同濃度的藥物促進脫礦釉質再礦化的效果。影響釉質再礦化的因素除了生物活性玻璃外，還可能與釉質本身相關，本實驗對釉質標本自身脫礦前、后及再礦化后的顯微硬度值進行檢測，其差值更具有說服力，顯微硬度差值越高，再礦化程度越高。本結果顯示，60 g/L組的顯微硬度差值較大，相對其他濃度組促進釉質再礦化的效果較好。

在釉質的再礦化實驗中可通過X線能譜量化表面鈣、磷的相對含量從而評估再礦化結果[7]。本結果顯示，正常組和脫礦組中釉質表面元素主要由C、O、Ca、P等元素組成，而生物活性玻璃處理組中釉質表面元素主要由C、O、Ca、P、Si等元素組成。正常釉質表面的Ca/P質量比和摩爾比為2.1～2.3、1.61～1.8[8-9]， 與實驗前的釉質表面Ca/P離子比例接近。釉質發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，從而推測釉質發育不全者更易患齲[10]。本實驗在體外pH循環下進行，釉質標本浸泡在脫礦液中的時間相對較長，最后形成的Ca/P離子比例較高; 提示, 經過生物活性玻璃溶液處理過的釉質表面的抗酸能力增強，對釉質具有保護作用。生物活性玻璃抗酸性能的增強可能與其促進早期釉質齲再礦化的作用機制有關，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狀礦化層，最后形成類羥基磷灰石[11-12]。本結果顯示，30 g/L組的鈣磷比相對偏低，60 g/L組的鈣磷比與正常組的值接近，說明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：①誘導形成的釉質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90 g/L生物活性玻璃的抗酸性最強，60 g/L組次之。

綜上所述，釉質發育不全者可選用90 g/L的生物活性玻璃溶液增強患牙的抗酸性，而早期釉質齲者可選用60 g/L的生物活性玻璃溶液促進早期釉質齲的再礦化。

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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(導師：彭偉 )

彭 偉, E-mail:pengwei1968@sina.com

R781.1

A

1005-2593(2015)12-0729-04