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1CSH生物材料相關性能研究

1．1封閉性。CSH生物材料自固化反應后材料表面生成羥基磷灰石沉淀，滲透到牙本質小管內與牙本質形成化學結合，從而具備較好的根管封閉性能。Nabeel等［2］證實了CSH生物材料具有較好的封閉性能，在根尖區表現出高效且持久的封閉能力。Pawar等［3］通過染料滲入法比較三種材料的根尖微滲漏情況，發現樹脂類封閉劑的微滲漏明顯大于其它兩類封閉劑，CSH封閉劑和甲基丙烯酸酯類封閉劑之間沒有差異。1．2生物相容性。Lee等［4］通過細胞實驗發現CSH具有較好的生物相容性能，同時也具備較強抗炎能力，與其它生物材料相比，CSH能夠顯著降低炎癥介質的釋放水平。Souza等［5］體外細胞實驗發現，CSH生物材料能夠給牙周膜成纖維細胞粘附和生長提供有利的環境，可以顯著提高成纖維細胞的存活率。1．3鈣離子釋放。材料中鈣離子長期釋放有利于增強蓋髓術的臨床治療效果。Yang等［6］發現CSH生物材料溶解度較低，鈣離子連續釋放時間較長，能夠增強周圍環境的堿化作用，同時又能夠誘導磷灰石沉淀物的形成。CSH生物材料浸泡在模擬體液中會出現鈣離子擴散和形成磷灰石前驅體層，刺激牙髓干細胞和其它礦化細胞的遷移和礦物的沉積。已有實驗證實磷灰石對牙本質－牙髓復合體修復具有較強的再生生物活性，牙本質和牙髓相關基因表達受材料表面連續鈣離子釋放和磷灰石成核的影響［7］。1．4生物活性。CSH生物材料具有顯著的成骨活性。Costa等［8］評估了ProRootMTA等CSH生物材料對人骨髓間充質干細胞(humanmesenchymalstemcells，hMSCs)和臍靜脈內皮細胞(humanumbilical-veinendothelialcells，HUVES)粘附、增殖和遷移的能力，結果發現CSH顯著增強了hMSCs和HUVES的粘附、增殖和遷移，提示CSH對骨缺損和血管的修復有再生作用。CSH不僅具有成骨性，而且還具有成牙本質性。有學者［9］發現CSH能夠誘導根尖乳頭干細胞的增殖和分化，高表達牙本質基質酸性磷蛋白1、牙本質涎磷蛋白、骨鈣蛋白和基質細胞外磷酸糖蛋白等成牙本質相關基因，有利于牙根的生長和根尖周骨組織的修復。CSH能夠上調牙髓干細胞牙源性標記基因和成牙本質相關基因如骨鈣蛋白、堿性磷酸酶和牙本質涎蛋白等基因的表達，顯示促進牙髓干細胞增殖和分化為成牙本質樣細胞的能力［10］。

2CSH生物材料在口腔醫學領域中研究進展

2．1根管充填。CSH生物材料作為根管倒充材料的第一個前瞻性臨床研究是由Chong等提出［11］。Abusrewil等［12］回顧了長達10年的臨床研究后發現，MTA填充材料的成功率為86．4%～95．6%(1～5年)，明顯高于汞合金，與IRM(intermediaterestorativematerial)和SuperEBA(superethoxybenzoicacid)在統計學上無差異;MTA結合使用顯微鏡、放大鏡、超聲波等現代尖端外科技術進行根尖手術后根管倒充填取得了較高的臨床成功率。傳統的根管充填術將牙膠尖和新鮮混合的根管封閉劑充填到根管內從而封閉根管。根管治療的最終目是修復損傷的根尖牙周膜從而使周圍骨組織完全再生。但是在填充過程中，根管封閉劑不可避免會被擠壓到根尖孔外而滯留在根尖區域，從而影響根尖區骨組織的修復。理想的根管封閉材料需具備較好的根管封閉性、抗菌活性、生物相容性和骨傳導性。CSH作為根管封閉劑的基本原理是這些材料在潮濕環境下能夠凝固并誘導骨形成。鑒于CSH的理化性質和生物學特性，Gandolfi等［13］開創性地將CSH作為根管封閉劑使用。Lv等［14］發現CSH類根管封閉材料iRootFS具有較好的生物相容性，能夠促進成骨細胞增殖而不引起細胞凋亡，是一種具有較大發展前景的根管封閉材料。BioRootRCS是一種新型硅酸三鈣基CSH生物材料，可用作根管封閉劑，這類材料比氧化鋅丁香酚封閉劑表現出更小的細胞毒性和更強的誘導血管生成、成骨生長因子分泌能力，能夠提供更合適的環境來誘導干細胞，有利于細胞向成牙或成骨方向分化［15］。2．2根尖誘導成形。根尖誘導成形術是指牙根未完全形成之前發生牙髓嚴重病變或根尖周炎癥的年輕恒牙，在控制感染的基礎上，用藥物及手術方法保存根尖部的牙髓或使根尖周沉積硬組織，促使牙根繼續發育和根尖形成的治療方法。Pace等［16］在一項長達10年的臨床研究中發現17例壞死性牙髓炎的年輕恒牙，經過MTA根尖誘導后成功率為94%(僅1例失敗)，由此證明MTA適用于根尖孔未閉合和根尖周病變年輕恒牙的牙根根尖誘導成形。Linsuwanont等［17］在臨床實踐中發現，與氫氧化鈣相比，MTA介導的根尖誘導成形后的年輕恒牙牙根的抗折裂能力較強，不容易出現根折。2．3牙髓血運重建。牙髓血運重建是通過充分的根管消毒，使壞死牙髓組織成為無菌基質，然后刺激根尖出血，在根管內形成血凝塊后進行良好的冠方封閉，以促進根管內新的牙髓樣組織的形成，促進牙根繼續發育。Chisini等［18］發現MTA介導的根尖誘導成形和牙髓血運重建的臨床成功率相似，但是X線片卻顯示MTA根尖誘導成形后的根管牙本質壁薄于牙髓血運重建后的根管牙本質壁。St等［19］調查口腔?？漆t生選擇根尖誘導成形術或牙髓血運重建的情況，結果發現89%的受訪者認為牙髓血運重建是根管治療首選的治療方法，但是考慮到患者的依從性、復診次數以及術后的牙體變色，半數受訪者選擇根尖誘導成形術。Fang等［20］總結文獻后發現，根尖孔直徑為0．5～1．0mm的年輕恒牙牙髓血運重建治療臨床成功率最高，但是可能與其它潛在因素:包括患者年齡、牙髓壞死病因、術前根尖區情況、手術細節、隨訪期和樣本量有關。Silujjai等［21］將牙髓壞死的年輕恒牙通過MTA介導根尖誘導成形或牙髓血運重建3～4年后發現，MTA介導的根尖誘導成形術和牙髓血運重建的成功率分別為80．77%和76．47%，功能保留率分別為82．76%和88．24%;牙髓血運重建組牙根部寬度變化百分比為13．75%，根尖誘導成形術組為3．30%;牙髓血運重建組牙根長度增加的平均百分比為9.51%，根尖誘導成形術組為8．55%。但是也有學者認為，如果牙髓血運重建后失敗，通過富含血小板纖維蛋白基質結合MTA作為根尖屏障材料使用，仍可以取得較好的臨床療效［22］。2．4蓋髓劑。蓋髓術是指將材料覆蓋在暴露的牙髓上方，保持牙髓的活力和功能，并誘導新的牙本質橋或牙本質樣組織形成以保護牙本質牙髓復合體。氫氧化鈣和以氫氧化鈣為基礎的蓋髓材料被用作直接或間接蓋髓已經有五十多年的歷史［23］。蓋髓材料能夠釋放鈣離子從而增加局部環境pH值，抑制細菌的生長，從而誘導新的牙本質形成。CSH細胞毒性較小，許多體外研究證實CSH生物材料可以作為蓋髓劑使用。Giraud等［24］發現基于硅酸三鈣的蓋髓材料能夠調節牙髓的抗炎效果和再生能力。Brignardello－Petersen等［25］總27個研究結果后發現，MTA直接蓋髓后牙髓炎癥較少發生，且修復性牙本質橋更容易形成。最近一種新型光固化含有硅酸鹽水泥的甲基丙烯酸樹脂基蓋髓材料研發并在臨床應用，該復合材料能夠釋放鈣離子并在光固化幾秒鐘內發生凝固，極大減少了臨床操作時間。Petrou等［26］研究表明，CSH在深齲的間接蓋髓治療方面具有明顯的臨床優勢。間接蓋髓治療6個月后，WMTA和醫用硅酸鹽水門汀均能誘導修復性牙本質的形成，能夠抑制根管內細菌生長繁殖，防止根尖周炎的再次發生。研究發現雖然在深齲間接蓋髓治療過程中CSH組比氫氧化鈣組剩余更多的軟化牙本質，但是CSH組仍可以獲得較高的治療成功率(90．3%)。2．5根穿孔修復。根穿孔好發于髓腔的底部、根管的冠部、中部或根尖三分之一處，與根管的復雜解剖結構和醫源性因素有關。汞合金、IRM、氫氧化鈣和玻璃離子水門汀等常見材料由于不具備成骨性、成牙骨質性，不能嚴密封閉根穿孔處，不符合理想根穿孔修復材料的要求。有學者等建立比格犬磨牙根分叉穿孔模型，比較了Biodentine和MTA兩種CSH生物材料根穿孔的修復性能，結果發現這兩種材料不會誘導穿孔周圍炎癥反應的發生，能夠較好的修復磨牙根穿孔［27］。Alsulaimani等［28］使用CSH修復比格犬前磨牙根分叉兩種穿孔形態，結果發現小穿孔(直徑0．6mm)的MTA即刻修復和延遲修復(30d)與陰性對照無顯著差異，大穿孔(直徑1．8mm)延遲修復組牙周韌帶平均厚度顯著大于小穿孔延遲修復組，未行修復的陽性對照組組織愈合面積顯著大于大穿孔延遲修復組，以上結果提示MTA修復根分叉小穿孔的效果最佳，但是隨著穿孔范圍的增大，修復時間變得更為關鍵。2．6牙本質過敏。有學者［29］創新性地提出通過使用CSH生物材料堵塞牙本質小管從而降低牙本質小管滲透性?；静襟E是在暴露的牙本質表面涂布CSH生物材料，這些材料在潮濕的環境中能夠發生凝固反應，從而沉積閉塞牙本質小管。Choung等［30］建立比格犬牙齒牙本質部分缺失的模型，并在暴露的敏感牙本質表面覆蓋CSH生物材料后發現其下方出現不規則特征的修復性牙本質，同時牙本質小管周圍牙本質沉積而堵塞牙本質小管，從而改善了牙本質過敏癥狀。牙本質小管內生成的磷灰石是一種主要由磷灰石沉積物和磷酸鈣前驅體沉積物組成的“新型管內牙本質”，該沉積物比較穩定，不溶解且不會被唾液或酸性軟飲料沖刷掉。2．7牙本質再礦化。CSH能夠促進軟化或齲壞脫礦牙本質再礦化，顯著提高再礦化牙本質的密度，具有較大的生物活性潛力［31］。Osorio等［32］通過體外實驗發現CSH生物材料能夠誘導生物活性晶體(碳酸鈣和鈣礬石)沉淀到感染牙本質上，提高了雜化層結晶度，促進了牙本質再礦化。Pratiwi等［33］建立感染牙本質部分去除和感染牙本質全部去除兩組深齲模型，將MTA覆蓋在感染或正常牙本質表面，4周后發現兩組牙本質再礦化水平無顯著差異。以上結果提示了CSH生物材料的出現在一定程度上改變了臨床的操作方式，采用微創治療可以減少病人疼痛感，從而增強患者的依從性。

3CSH生物材料未來發展

截至目前，CSH仍存在操作性差、牙齒變色、抗菌性不佳和固化時間較長等方面的缺點。許多學者通過改善CSH缺點而陸續開發出一些創新材料。Marciano等［34］通過摻雜氟化鋁抑制了MTA牙齒變色的缺陷，氟化鋁可以防止氧化鉍的不穩定性，從而防止牙齒變黑，這種現象在WMTA臨床使用過程中已經得到證實。摻雜生物活性離子的CSH生物材料作為新型材料在未來可能會被研發出來。Zhang等［35］將微量元素鋅或銅摻雜到硅酸二鈣材料體系內，從而構建出具有組分梯度變化的可注射自固化生物活性材料。該改性CSH在抑制細菌生長、促進根尖周組織再生礦化方面具有明顯的優勢。大面積的頜骨組織缺損修復重建需要研發骨組織再生支架，這種支架有助于促進快速骨形成和骨整合。Shao等［36］通過Micro-CT采集下頜骨缺損區數據并利用軟件重建出下頜骨缺損的三維模型，通過3D打印機實時打印CSH支架，并將支架植入下頜骨缺損區。該支架與骨缺損區適應性較好，在支架內部和周邊發現較多新骨形成。

4結論

水化性硅酸鈣類生物材料在未來口腔醫學領域將會發揮越來越重要的作用，其應用也被不斷的挖掘和開發。雖然，CSH生物材料的理化性能和生物學特性已經被很多實驗所證實并為臨床醫生所熟知，一些臨床實驗也支持CSH生物材料在臨床上的應用。但是，還是需要更多更精準的隨機對照試驗或大型臨床試驗來證實。CSH生物材料在取代傳統材料的同時簡化了臨床操作步驟。例如，CSH生物材料在臨床上的出現使得齲齒可以通過微創的方式僅去除部分齲壞牙本質，保留部分感染牙本質，減少了患者的病痛?？傊?，對CSH生物材料的不斷改性，使得CSH在臨床治療中發揮更大更多的作用?？梢韵胂?，新的再生齒科將以水化性硅酸鈣類生物材料的不斷演變而不斷創新。

作者:張峰 顧新華 單位:浙江大學醫學院附屬兒童醫院口腔科