新型釉質(zhì)再礦化機制的研究進展

王夢陽，李 濤(綜述)，張 軍，馬 哲(審校)

(河北醫(yī)科大學口腔醫(yī)學院,河北醫(yī)科大學口腔醫(yī)院預防科,河北 石家莊 050017)

盡管齲齒的患病率在過去幾十年里急劇下降，但它仍然是世界上最常見的疾病之一[1]。釉質(zhì)是一種有序的生物礦化組織，是牙齒最堅硬的部分，其中96%是羥基磷灰石(hydroxyapatite，HAP)[2]，其在口腔與唾液、食物接觸過程中處于脫礦與再礦化的動態(tài)平衡。由于細菌產(chǎn)酸、進食酸性食物或胃液反流等因素會打破原有的平衡狀態(tài)使口腔pH值降低，當pH值低于5.2～5.5時釉質(zhì)脫礦。釉質(zhì)中磷酸鈣鹽溶解大于沉積，羥基磷灰石晶體溶解促進齲齒形成。在脫礦過程中，牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)和牙骨質(zhì)中鈣離子的釋放先于磷離子的釋放。因此有人認為使用鈣鹽相較于磷酸鹽能更好抑制脫礦，鈣鹽的含量較磷鹽的含量更重要[3]。再礦化一詞曾被Tung和Eichmiller描述為礦物質(zhì)的增加，包括礦物在牙釉質(zhì)表面的沉積。沉積是指在過飽和溶液中形成的固相離子團簇。再礦化定義為從口腔中獲得的鈣和磷離子，沉積到脫礦的釉質(zhì)晶體空隙中，產(chǎn)生礦物質(zhì)累積的過程[4]，它發(fā)生在接近中性的pH條件下，鈣、磷離子從唾液和菌斑液中重新沉積在脫礦的病變部位，形成新的羥基磷灰石，這些晶體更大，更耐酸溶解。預防性牙科治療如非侵入性或微創(chuàng)的治療方法已逐漸取代手術(shù)治療?，F(xiàn)代牙科的目標是通過再礦化的方式無創(chuàng)傷地處理非空洞性(noncavitated carious lesions,NCCL)的齲損，同時改善牙齒的美觀、強度和功能。NCCL是一種釉質(zhì)齲的早期階段，擁有完整的釉質(zhì)表面但牙釉質(zhì)表面下礦物質(zhì)有凈損失[5]。常用的非創(chuàng)傷再礦化口腔護理產(chǎn)品有牙膏、漱口水、保護漆、窩溝封閉劑等。本文主要闡述不同再礦化機制的研究進展。

1 經(jīng)典的氟化物

氟化物是經(jīng)典的再礦化材料，是目前應(yīng)用于臨床治療早期脫礦牙釉質(zhì)最廣泛的藥物。日常使用含氟牙膏被認為是近幾十年來全球齲齒總體下降的主要原因。臨床治療中常用的含氟復合物有含氟凝膠、含氟泡沫、氟保護漆、含氟窩溝封閉劑、釋氟樹脂等。家庭常用氟化物包括含氟牙膏、含氟漱口水等。其防齲機制主要體現(xiàn)在三方面：①與鈣離子形成氟磷灰石和氟羥基磷灰石，其抗酸性能更強，更耐酸腐蝕[6]；②抑制牙菌斑及生物膜形成；③抑制牙菌斑生物膜的新陳代謝。有研究表示使用氟化物牙膏刷牙后氟離子可在口腔唾液和牙菌斑中存留10 h以上[7]。

有研究發(fā)現(xiàn)氟離子促進再礦化的能力受可利用的鈣和磷離子的限制。當口腔的唾液、牙齒表面的菌斑中有充足的鈣磷離子時，氟化物可以利用這些離子促進早期齲齒再礦化。理想的再礦化系統(tǒng)應(yīng)該利于深層礦物質(zhì)的增加，而不僅局限在表層。Reynolds認為在局部應(yīng)用氟離子時，可利用的鈣離子和磷離子是保留氟化物和產(chǎn)生釉質(zhì)再礦化的決定因素。尤其在唾液過少的條件下，可利用的鈣磷離子更為重要。一項體外pH循環(huán)實驗表明，充足的鈣磷氟離子可促進牙釉質(zhì)再礦化甚至深層牙本質(zhì)的再礦化。再礦化效果還與氟的濃度有關(guān)，氟含量越高越有利于再礦化和預防齲齒[8]，但高濃度的氟化物會引發(fā)一系列氟中毒癥狀。因此氟化物的應(yīng)用還處于不斷研究之中，希望研發(fā)出一種有高效再礦化能力，但又不會使人中毒的氟化物。于是一些產(chǎn)品將鈣磷元素添加到氟化物中以提高再礦化能力，同時降低氟化物的濃度減少中毒反應(yīng)。鈣磷再礦化系統(tǒng)應(yīng)用于臨床時困難之處在于磷酸鈣的低溶解度，尤其在氟離子參與下。但高濃度的鈣磷離子溶液易形成磷酸鈣沉淀，影響鈣磷的可利用度[9]。磷酸鈣是羥基磷灰石晶體的主要成分，唾液和牙菌斑中的鈣和磷酸鹽濃度在影響牙齒脫礦和再礦化過程中起著關(guān)鍵作用。在相同的過飽和狀態(tài)下，當鈣鹽磷酸鹽比為1.6時，可以獲得最佳的釉質(zhì)再礦化速率[10]。在牙菌斑中，鈣磷比率約為0.3，因此額外的鈣離子供應(yīng)可能增加釉質(zhì)再礦化。以磷酸鈣系統(tǒng)為基礎(chǔ)的新型再礦化材料已經(jīng)出現(xiàn)并應(yīng)用于口腔護理產(chǎn)品中，賦予了磷酸鹽新的形式，增加了口腔環(huán)境中鈣磷離子的可利用性，促進再礦化。

2 酪蛋白穩(wěn)定的磷酸鈣

人體內(nèi)的鈣磷離子溶解度受蛋白質(zhì)的嚴格調(diào)控，調(diào)節(jié)失控將出現(xiàn)病理性鈣化，如形成牙結(jié)石。調(diào)節(jié)蛋白包括從牛奶中提取的酪蛋白(casein phospho peptide，CPP)。以酪蛋白磷酸肽結(jié)合的磷酸鈣復合物的再礦化系統(tǒng)(casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate，CPP-ACP)在臨床研究中比較成熟。在過去20年內(nèi)進行了大量研究，發(fā)表了多篇文章證實了再礦化效果。酪蛋白磷酸肽包含磷酸絲氨酸(serine P，SerP)和谷氨酸(glutamic，Glu)簇，與無定形磷酸鈣(amorphous calcium phosphate，ACP)緊密結(jié)合生成穩(wěn)定的無定形CPP-ACP納米復合物，可以使牙釉質(zhì)表面下病變再礦化。CPP-ACP的防齲機制可能是將ACP局限于牙面，調(diào)節(jié)鈣磷離子濃度，從而使鈣離子在牙面處于一種穩(wěn)定的過飽和狀態(tài)。CPP-ACP作為鈣磷儲存庫能穩(wěn)定釋放鈣磷離子，促進牙體組織再礦化[11]。

近年關(guān)于它的研究越來越集中在CPP-ACP與酪蛋白磷酸肽無定形磷酸鈣氟(casein phosphopeptide amorphous calcium phosphate flouride，CPP-ACPF)對早期釉質(zhì)脫礦再礦化效果的對比方面。有研究觀察到CPP-ACP能使最初的釉質(zhì)損傷重新礦化，并且與含氟牙膏一起使用時顯示出更大的再礦化潛力[12-13]。臨床對照實驗發(fā)現(xiàn)，CPP-ACP和CPP-ACPF均可降低早期齲病的患病率并增加再礦化率[14]。研究發(fā)現(xiàn)二者皆有再礦化效果，但加氟的CPP-ACP效果是否更優(yōu)一直存在爭議。一項體外實驗表示CPP-ACPF再礦化效果比CPP-ACP再礦化效果略高[15-16]。但最近的一項系統(tǒng)綜述報告顯示，配方中添加氟的方式并沒有顯示出比單獨使用CPP-ACP更有效[17]。Li等[18]關(guān)于CPP-ACP對于早期齲損長期再礦化(>3個月)效果的隨機臨床實驗顯示，與氟化物相比差異無統(tǒng)計學意義，CPP-ACP作為含氟產(chǎn)品補充劑的優(yōu)勢仍然不清楚。然而人工齲實驗認為CPP-ACP可以用作氟化物治療的有效輔助手段，但不能用作氟化物的替代物[19]。因此還沒有足夠的證據(jù)支持在CPP-ACP中加入氟化物可以提高其療效，二者的再礦化效果還需更全面、長期的臨床實驗來證明。

3 生物活性玻璃

在牙科領(lǐng)域，生物活性的定義取決于臨床應(yīng)用。從誘導HAP在牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)表面重新沉淀的能力，到生物活性物質(zhì)和離子釋放所引起的細胞效應(yīng)，關(guān)于生物活性的定義還沒有達成共識[20]。Vallittu等[21]建議將材料學的“生物活性”一詞用于描述能釋放大量離子用于特定的生物再礦化的材料。

生物活性材料能刺激機體產(chǎn)生有益反應(yīng)，尤其是與機體骨組織結(jié)合時，它能在材料表面形成磷酸鈣層[22]。生物玻璃最早在輔助成骨，修復牙周骨組織缺損方面應(yīng)用較成熟。受生物活性材料能使骨組織修復和再生的啟發(fā)，人們將生物玻璃材料應(yīng)用于牙科，使其保護牙釉質(zhì)，目前還是一個不斷發(fā)展的研究領(lǐng)域。生物玻璃是一類包含鈣、鈉、磷、硅的生物活性材料，與唾液接觸后生物玻璃的鈉離子與唾液中的氫離子(H+或 H3O+)置換出鈣磷離子，形成的磷酸鈣以富硅層為成核位點在生物玻璃表面沉積生長。早期的研究發(fā)現(xiàn)生物活性玻璃在抗牙本質(zhì)敏感方面效果顯著。使用含有生物活性玻璃的牙膏刷牙，生物玻璃顆粒能夠沉積在牙本質(zhì)表面并堵塞牙本質(zhì)小管[23-24]。用奧敏清粉末處理離體牙兩周可以達到良好的牙本質(zhì)小管封閉效果[25]。還有研究表明生物玻璃粉末可降低牙本質(zhì)的脫礦程度[26]。目前，為了促進脫礦牙體組織發(fā)生再礦化，生物活性玻璃已經(jīng)被作為一種有效成分被添加在黏接劑、清漆、牙膏和脫敏膏中。

Novamin是一種生物活性玻璃，是舒適達修復牙膏的主要功效成分，含有45% SiO2、24.5% Na2O、24.5% CaO和6% P2O5能與暴露的牙本質(zhì)表面結(jié)合，堵塞牙本質(zhì)小管，形成保護性羥基磷灰石。當Novamin與水接觸時，鈉離子立即釋放出來，使局部pH值升高，導致離子沉淀形成羥基磷灰石層。國產(chǎn)生物活性玻璃牙膏如朗圣潔，其主要再礦化成分ACTIMINS(納米生物活性礦物質(zhì))是一種新型納米級生物活性玻璃材料[27]，與水或唾液結(jié)合會在牙齒表面及牙本質(zhì)小管上迅速形成與牙齒鈣磷比(1.67)相似的礦物保護層。

然而，關(guān)于生物活性玻璃促進早期釉質(zhì)齲再礦化的能力文獻中少有描述。Saravanapavan等[28]用ICP對比了不同方法制備的生物玻璃粉末的鈣、磷、硅離子在24 h內(nèi)的溶出率，結(jié)果顯示兩種制備方法均具有較高離子溶出率。但其臨床再礦化效果眾說紛紜。最近的一篇系統(tǒng)評價表明，生物活性玻璃牙膏與傳統(tǒng)牙膏相比，沒有足夠的科學數(shù)據(jù)來支持生物玻璃的再礦效果[29]。現(xiàn)有臨床實驗研究顯示這項技術(shù)具有應(yīng)用前途，但還需要更多的實驗研究證明。

Manoharan等[30]在脫礦離體牙表面涂布生物活性玻璃牙膏，掃描電鏡結(jié)果顯示生物活性玻璃牙膏有一定再礦化潛力但效果不如含CPP-ACPF的牙膏。用維氏顯微硬度儀評價脫礦離體牙的再礦化效果，顯示含生物活性玻璃牙膏與含CPP-ACPF牙膏均能提高牙齒硬度，但差異無統(tǒng)計學意義[31]。但也有體外實驗發(fā)現(xiàn)Novamin在促進牙釉質(zhì)再礦化方面優(yōu)于CPP-ACP牙膏[32]。因此，生物活性玻璃類牙膏的再礦化效果是否高于經(jīng)典的含CPP-ACP牙膏還需充足的數(shù)據(jù)支持。

4 納米羥基磷灰石(Nano-HAP)牙膏

近年來，Nano-HAP成為一種新型的再礦化方法。使用人造納米羥基磷灰石對早期釉質(zhì)病變進行再礦化處理，可形成與天然牙釉質(zhì)類似的礦物質(zhì)[33]。其機制是通過鈣離子和磷離子的積累和結(jié)合來增強牙釉質(zhì)中被破壞的羥基磷灰石晶體。

隨著納米技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，納米顆粒的尺寸已減小至0.1～100 nm，人們對其形狀進行了一些修改，從而產(chǎn)生了具有高度生物活性的鈣鹽、磷酸鹽化合物。Nano-HAP具有更高的滲透到脫礦區(qū)孔隙中的潛力，以及更高的溶解度、表面性能和生物活性。Nano-HAP顆粒與羥基磷灰石相比，尺寸更小，擁有更優(yōu)化的生物特性和獨特的表面改性性能。人們發(fā)現(xiàn)它與天然牙體硬組織在晶體形態(tài)、結(jié)構(gòu)、成分上相似，因此能吸附在天然牙體組織上[34]。用納米顆粒對脫礦部位進行充填，能促進脫礦釉質(zhì)的再礦化。由于含有顆粒形式(包括納米顆粒)的藥物在擴散和滲透能力方面有明顯局限性，它只能促進脫礦部位表面的再礦化，不能促進脫礦區(qū)深層再礦化[35]。有臨床實驗研究證明納米羥基磷灰石牙膏具有再礦化和抗牙齒敏感的潛力[36]。一項脫礦后的離體牙再礦化治療實驗表明，納米羥基磷灰石可減少釉質(zhì)表面的損失，但它并不能防止牙釉質(zhì)被細菌侵蝕[37]。也有實驗認為Nano-HAP沒有再礦化潛力[38]。因此Nano-HAP的再礦化效果尚存在爭議，還需要長期臨床實驗的數(shù)據(jù)支持。

由于受到口腔環(huán)境中酸性物質(zhì)腐蝕、唾液的沖洗，牙齒表面的礦化物質(zhì)容易受到腐蝕，因此Nano-HAP不易長期地維持再礦化效果。目前，提高Nano-HAP的長期再礦化效果，促進深層牙體組織再礦化是口腔材料學亟待解決的問題。

5 其他再礦化方法

木糖醇是一種天然的糖醇，已經(jīng)被證實具有抗菌和潛在的防齲作用。木糖醇常常被當做一種甜味劑的代替品添加到口香糖中?？谇粌?nèi)細菌的代謝不能利用木糖醇，因此抑制了細菌產(chǎn)酸，從而降低了齲齒的發(fā)生。咀嚼木糖醇口香糖的另一作用是促進再礦化。通過口腔咀嚼動作刺激了唾液的分泌，同時唾液中的緩沖對(磷酸鹽等)濃度升高，降低了口腔中的酸性環(huán)境，升高了pH值[39]。唾液中的鈣磷離子也隨之釋放，為釉質(zhì)再礦化提供了離子基礎(chǔ)[40]。然而，關(guān)于木糖醇再礦化效果的研究較少。一項含有1.8%木糖醇和蜂膠的無糖口香糖的臨床實驗證明，木糖醇能使脫礦的牙釉質(zhì)再礦化[41]。但此實驗無法區(qū)別咀嚼作用產(chǎn)生的再礦化效果和木糖醇本身產(chǎn)生的再礦化效果。也有研究顯示，當添加20%的木糖醇到牙科清漆時，它具有再礦化潛力[42]。綜上所述，雖然在口腔護理產(chǎn)品中添加木糖醇是一種很有前途的再礦化方法，尚且沒有充足的證據(jù)來充分評估它的再礦化潛力。

β-磷酸三鈣是一種晶態(tài)體系，有較低的溶解度和良好的生物相容性，經(jīng)過改性后可得到功能化的磷酸三鈣(functionalized tricalcium phosphate，F(xiàn)TCP)。FTCP的主要目的是改善氟化物對牙齒表面的作用，阻止鈣離子與氟離子過早地產(chǎn)生相互作用，并增強其成核活性。它是一種低劑量的傳輸系統(tǒng)，在牙膏或漱口水中添加的FTCP，可以在較低的鈣磷離子濃度下有效促進釉質(zhì)再礦化。一項實驗室研究表明，含有FTCP的氟化物清漆可以促進牙齒的再礦化，增強了牙齒對酸的抵抗力。通過對牙釉質(zhì)進行顯微硬度測試、共聚焦顯微鏡等研究，證明了含有FTCP的牙膏對脫礦的牙釉質(zhì)具有保護作用[43]。此外，有實驗證實FTCP對牙釉質(zhì)表面有顯著的再礦化作用[44]。

硝酸銀(AgNO3)溶液具有很強的抗菌性能，可以添加到氟化物清漆中作為輔助抗菌藥物，用于阻止牙本質(zhì)齲。在AgNO3的輔助下，使用含有FTCP的氟化鈉清漆可以減少菌斑生物膜對牙本質(zhì)的損害。更有一項隨機臨床試驗證實了含有AgNO3和氟化鈉成分的牙科清漆可以作為治療兒童早期齲齒的有效方法[45]。除AgNO3溶液和氟化物清漆聯(lián)合使用外，氟化銀二胺(silver diamine fluoride，SDF)也可用于防齲。美國兒科牙科學會指南建議使用38%的SDF無創(chuàng)地治療乳牙齲齒，使用SDF的方法簡單且有效，能增強牙本質(zhì)硬度[46]，因此有人認為在兒童齲病的管理中可以考慮使用SDF[47]。