硅和氟對人恒前磨牙釉質脫礦影響的體外研究

劉振華，王 鐸，宮艷紅

(1.市中關村醫院口腔科，北京 100090;2.山東大學口腔醫學院牙體牙髓科，山東濟南 250012;3.山東省千佛山醫院口腔科，山東濟南 250010)

近年來，微量元素的防齲作用已受到很多學者關注并開展了相關研究［1－3］。有研究［4－5］發現硅可能是一類具有防齲功能的微量元素，能促進脫礦的牛牙本質進行再礦化，但關于硅對人牙釉質脫礦及再礦化的影響知之甚少，尤其對釉質脫礦的影響未見相關報道。本研究以氟作為陽性對照，借助鈣溶出量測定、掃描電鏡觀察，研究硅對離體恒前磨牙釉質脫礦的影響，為尋求低毒高效的防齲制劑提供參考。

1 材料和方法

1.1 主要試劑和儀器

分析純:乳酸、氟化鈉、Na2SiO3.9 H2O(天津廣成化學試劑有限);甲基纖維素(分析純，天津科密歐化學試劑開發中心)。90－2型定時恒溫磁力攪拌器(上海滬西分析儀器廠);恒溫水浴箱(上海醫療器械廠);JXA－840型掃描電鏡(JEOL，日本);CA92822－8000型全自動生化分析儀(Beckman，美國)。

1.2 釉質標本的制備和脫礦

選擇因正畸拔除的前磨牙，體視顯微鏡(×10)下篩選無裂痕、缺隙、斑塊、齲損或充填物的牙齒123個，截根去髓，超聲清洗，制備釉質塊標本，用耐酸指甲油在頰面中1/3處形成3 mm×4 mm實驗開窗區。將123個釉質塊標本隨機分為對照組(去離子水)、1 mg/L 硅(Si)組(10.15 mg NaSiO3置去離子水中，定容至1000 mL，含硅1 mg/L)、1 mg/L氟(F)組(2.21 mg氟化鈉置去離子水中，定容至1000 mL，含氟1 mg/L)，每組41個。3組標本均按7 個時間點(1、8、12、24、48、72、168 h)分為7個亞組，除24、168 h亞組為8個標本外，其他亞組各制備5個釉質塊標本。將3組標本分別置去離子水、1 mg/L硅溶液和1 mg/L氟溶液內37℃8 h，然后取出，去離子水洗滌，每個標本分別浸泡于10 mL 0.1 mol/L 酸蝕凝膠［6］中，37 ℃ 恒溫箱孵育(pH 4.1)。

1.3 檢測

1.3.1 鈣溶出量的測定

Ca2+含量的測定采用全自動生化分析儀進行。各組 1、8、12、24、48、72、168 h 分別取 100 μL 的酸蝕凝膠，利用離子選擇電極作Ca2+測定，記錄結果，每個時間點5個標本。

1.3.2 掃描電鏡(SEM)觀察

每組在24、168 h各取3個標本進行觀察。所有標本用25 mL/L戊二醛(pH 7.3)固定，梯度乙醇脫水，真空干燥，粘臺，離子濺射噴金，用SEM在25 Kv、傾斜0～30°下觀察開窗區并拍照。

1.4 統計分析

用SPSS 11.0統計軟件對各時間點鈣溶出量進行單因素方差分析(ANOVA)，有統計學差異的再進行兩兩比較(SNK)，檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 鈣溶出量檢測結果

在7個時間點，對照組與硅組的鈣溶出量無統計學差異(P﹥0.05)，而兩者與氟組則均有顯著差異(P﹤0.05)。表明脫礦前用硅對釉質進行處理無明顯的抑制脫礦作用;而用低濃度氟(1 mg/L)處理后則可明顯的抑制脫礦(表1)。

2.2 掃描電鏡(SEM)觀察

分別觀察了脫礦24 h(圖1～3)、168 h(圖4～6)的各組標本表面，發現每組皆呈進行性破壞現象;筍狀突起上方、釉柱周邊與蜂巢底部見微球狀或球狀顆粒，并隨時間的延長數目增多并增大。

表1 3組在不同脫礦時間的鈣溶出量(mmol/L，)

表1 3組在不同脫礦時間的鈣溶出量(mmol/L，)

相同時間點組間相比，相同字母P＞0.05，不同字母P＜0.05

12 24 48 72 168對照組 0.53 ±0.038a 1.43 ±0.061a 1.44 ±0.051a 1.80 ±0.051a 2.07 ±0.029a 4.63 ±0.035a 8.72 ±0.035組別 脫礦時間(h)18 a Si組 0.56 ±0.031a 1.47 ±0.041a 1.49 ±0.035a 1.84 ±0.035a 2.11 ±0.035a 4.65 ±0.045a 8.76 ±0.032a F 組 0.44 ±0.021b 1.33 ±0.026b 1.35 ±0.022b 1.72 ±0.026b 1.92 ±0.032b 4.52 ±0.026b 8.60 ±0.045b

圖1 氟組，釉柱中心首先被不完全溶解，凹陷底部見散在分布的微球狀顆粒(箭頭示)(×3500)

圖2 對照組，釉柱中心部分被溶解(較F組多)，凹陷底部見散在分布的微球狀顆粒，數目比F組少(箭頭示)(×3500)

圖3 硅組，釉柱中心首先被溶解，且溶解較多;蜂巢狀結構的凹陷底部顆粒狀結構較模糊(箭頭示)(×3500)

圖4 氟組，釉柱中心溶解較徹底，周邊質相對較完整，蜂窩結構底部見球狀沉積物，數目較多(箭頭示)，周邊沉積物已連接成片(×3500)

圖5 對照組，釉柱中心溶解徹底，周邊質出現溶解斷裂，有的已不完整;蜂窩結構底部見微球狀沉積物，周邊見沉積物(×3500)

圖6 硅組，釉柱中心有的已溶解很深，周邊質斷裂不完整，但仍可辨出蜂窩結構;蜂窩結構底部及周邊見球狀沉積物，數目較氟組多(×3500)

3 討論

早期齲的發生是釉質脫礦與再礦化交替進行的動態過程，通過抑制釉質脫礦、促進再礦化可以達到防治早期齲病的目的。釉質中無機物占總重量的96%～97%，其存在的形式主要是羥基磷灰石的結晶［化學式為Ca10(PO4)6(OH)2］，其中鈣的含量相對恒定，約為釉質重量的34.3%。將牙齒置酸性環境中，羥磷灰石可發生分解，釋放出鈣離子，進入酸蝕凝膠內。因而通過檢測酸蝕凝膠內鈣離子含量，可以準確反映牙齒組織的酸蝕脫礦情況。同樣將事先用F、Si制劑處理后再做脫礦實驗，通過檢測脫礦液內鈣離子的變化可以分析出F、Si制劑對脫礦作用的影響。

硅是人體必需的14種微量元素之一。近期有研究發現硅是一種強的礦化誘導劑，Saito等［4－5］利用不同的離子對脫礦的牛牙本質進行再礦化，發現硅能顯著降低礦化誘導時間，是比氟、鈣、磷還要強的礦化誘導劑。早在1970年，Carlisle［6］發現在骨的鈣化前沿有大量的硅存在，并提出硅在骨的礦化初始階段發揮一種生理作用。隨后Carlisle［7］在雞和鼠身上進行的動物實驗證實:低硅飲食會導致動物的生長和骨骼發育不良，缺硅大鼠骨發育受阻，顱骨變小，釉質受損，并見牙齒色素沉著，補硅后情況明顯改善。

氟化物有效防齲已得到公認［8］，本研究同時借助對照組和F組初步觀察了硅對離體恒前磨牙釉質脫礦的影響。對鈣離子釋放量的統計分析以及掃描電鏡觀察再一次證實了氟對釉質脫礦的抑制作用;而1mg/L Si并不能像氟一樣抑制釉質表面的鈣離子釋放，沒有明顯的抑制脫礦作用，這與谷松年等［9］發現Si的抗齲作用并不是由于Si對釉質脫礦的抑制所引起的實驗結果一致。而谷松年等發現Si的抗齲功能可能是下列原因所致:①由于硅與鈣離子交換生成的復合物覆蓋在牙面上，提高了釉質的抗酸能力，同時與鈣離子的交換提高了釉質飽和度，促進了再礦化;②硅膠在牙齒的表面形成保護膜，有一定的物理屏障作用，從而隔絕酸對牙齒的侵蝕，增強了釉質的抗酸脫礦能力;

掃描電鏡結果顯示雖然釉質呈進行性破壞現象;但筍狀突起上方、釉柱周邊與蜂巢底部見微球狀或球狀顆粒，并隨脫礦時間的延長數目增多并且直徑增大;而且發現Si組雖然釉柱呈現嚴重的破壞，但釉柱上的沉積物卻較對照組多，甚至比F組多。這種現象再次證實了釉質早期齲過程并不是一個簡單的脫礦過程，而是一個脫礦與再礦化的交替過程，而Si組釉柱破壞嚴重，但沉積物多的現象可能是鈣被置換出來，提高了釉質飽和度;同時硅作為礦物質沉積核心的穩定性異源基質，使初始晶核穩定的成長為鈣磷的晶體核心，從而加快形成礦化沉積所需要的穩定晶核，加速周圍飽和溶液再礦化［10］，同時沉積物的具體成分還需進一步研究。

［1］吳紅昆，周學東，張萍，等.六種防齲制劑對牙釉質脫礦作用的研究［J］.華西口腔醫學雜志，1999，17(2):113－115.

［2］王敬，吳補領，朱怡玲.氟化微量元素制劑對牙釉質脫鈣影響的實驗研究［J］.臨床口腔醫學雜志，2006，22(11):654－655.

［3］周學東，吳紅，譚紅，等.微量元素礦化液再礦化效果的體內研究［J］中華口腔醫學雜志，2003，38(1):59－63.

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［5］李玉晶，李宏毅，仇新全.體外形成早期齲模型的一種方法［J］.中華口腔醫學雜志，1982，17(2):170 －172.

［6］Carlisle EM.Silicon:a possible factor in bone calcification［J］.Science，1970，167(916):279 －280.

［7］Carlisle EM.Silicon:an essential element for the chick［J］.Science，1972，178(61):619 －621.

［8］Louis W.A half－century of community water fluoridation in the United States:review and commentary［J］.J Public Health Dent，1993，53(3):17.

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［10］Damen JJ，Ten cate JM.The effect of silica acid on calcium phosphate precipitation［J］.J Dent Res，1989，68(9):1355 －1359.