陳耀忠 潘 潔

根管充填目的是嚴(yán)密封閉根管，防止根管系統(tǒng)內(nèi)的致病微生物及其代謝產(chǎn)物進(jìn)入根尖周組織，并促進(jìn)其病變愈合。根管封閉劑的作用是充填根管壁與固體充填材料(牙膠)之間的間隙，封閉側(cè)副根管、峽部、多個(gè)根尖孔及不規(guī)則根管系統(tǒng)，包埋殘留于根管系統(tǒng)內(nèi)致病微生物等[1]。因此，根管封閉劑的性能是影響根管治療成功的重要因素之一。

根管封閉劑按照其主要成分可分為氧化鋅丁香油類、氫氧化鈣類、玻璃離子類、硅烷類、樹脂類及生物陶瓷類根管封閉劑。其中，生物陶瓷類根管封閉劑包括硅酸鈣基類、MTA 基類及磷酸鈣基類等三大類近十種品牌[1]。iRoot SP(2007 年加拿大Innovative BioCeramix 公司)及EndoSequnce BC封閉劑(2008 年美國(guó)Brasseler 公司)是兩種化學(xué)成分相似的硅酸鈣基類預(yù)混合根管封閉劑(premixed calcium silicate-based sealers，PCSS)[1-3]，該材料無需調(diào)制，可直接注入牙根管內(nèi)，隨取隨用，臨床使用非常方便；而且具有生物相容性良好、根尖組織耐受、在固化反應(yīng)中生成羥基磷灰石，可與牙本質(zhì)形成化學(xué)性粘接等優(yōu)良的生物學(xué)性能而受到廣泛關(guān)注。本文將對(duì)其生物相容性、生物活性及抑菌性等生物學(xué)性能的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1.生物相容性

在根管充填中，新鮮制備未固化的根管封閉劑可能會(huì)超出根尖狹窄處或側(cè)副根管外，與根尖周組織直接接觸；另外長(zhǎng)期存留在根管系統(tǒng)內(nèi)固化的根管封閉劑也可釋放化學(xué)成分到達(dá)根尖周組織，對(duì)根尖周組織產(chǎn)生影響。因此，根管封閉劑應(yīng)具有良好的生物相容性，并被根尖周組織所耐受。學(xué)者們主要從整體水平、細(xì)胞水平及分子水平三個(gè)層次對(duì)其生物相容性進(jìn)行研究。

1.1 整體水平 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)苋娴胤从成锊牧献饔糜跈C(jī)體后的總體情況，與臨床實(shí)際情況相接近，是在整體水平上對(duì)根管封閉劑的生物相容性進(jìn)行評(píng)價(jià)。Zhang 等[4]采用大鼠皮下植入及骨埋植實(shí)驗(yàn)研究顯示iRoot SP 與ProRoot MTA 的組織相容性優(yōu)于AH Plus(樹脂類根管封閉劑，P＜0.05)。Zaki 等[5]建立犬的上頜前磨牙根管治療模型，組織學(xué)研究顯示iRoot SP 及Apexit(氫氧化鈣類根管封閉劑)等材料在根尖周炎性浸潤(rùn)和礦化評(píng)分平均百分比差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，均能促進(jìn)根尖周組織的愈合。上述動(dòng)物體內(nèi)植入實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明PCSS 具有良好的組織相容性。

1.2 細(xì)胞水平 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)牙髓材料細(xì)胞相容性最常用的方法之一。學(xué)者們主要采用MTT 比色法、流式細(xì)胞儀及細(xì)胞熒光染色等方法對(duì)PCSS 的細(xì)胞相容性進(jìn)行研究，絕大多數(shù)研究結(jié)果顯示與其它類型的封閉劑相比，其具有良好的細(xì)胞相容性[6-21]。例如Zoufan 等[8]采用MTT 比色法研究顯示：新鮮制備及固化的EndoSequence BC浸提液對(duì)小鼠成纖維細(xì)胞(L929)的細(xì)胞毒性與GuttaFlow(硅烷類根管封閉劑)相似(P＞0.05)，顯著小于AH Plus Jet(AH Plus 注射裝)及Tubli-Seal Xpress(氧化鋅丁香油類根管封閉劑)(P＜0.05)。Zhou 等[12]采用掃描電鏡(SEM)觀察人牙齦細(xì)胞在固化的EndoSequence BC 及AH Plus 樣品表面附著生長(zhǎng)，但在MTA Fillapex(MTA 基類類根管封閉劑)樣品表面幾乎沒有細(xì)胞附著。與上述研究結(jié)果相一致，PCSS 對(duì)MG63 成骨肉瘤細(xì)胞[6]、人牙周膜細(xì)胞[9]、小鼠三叉神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元細(xì)胞[18]及人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞[20]等具有良好的細(xì)胞相容性。但也有不一致的研究結(jié)果，如Loushine 等[7]采用MTT 比色法研究顯示EndoSequnce BC 對(duì)小鼠成骨細(xì)胞(MC3T3-E1 cells)的毒性大于AH Plus(P＜0.05)，但隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng)，其細(xì)胞毒性逐漸減小。PCSS 細(xì)胞相容性研究結(jié)果的不一致可能與實(shí)驗(yàn)情況差異有關(guān)，包括使用的細(xì)胞系、研究材料呈遞給細(xì)胞的方式等相關(guān)。

近年來，學(xué)者們模擬根管封閉劑在臨床體內(nèi)環(huán)境，建立了三維的細(xì)胞培養(yǎng)體系，對(duì)PCSS 細(xì)胞相容性進(jìn)行了研究。與傳統(tǒng)的二維細(xì)胞培養(yǎng)模型相比，三維模型中細(xì)胞行為更典型、穩(wěn)定性更高、壽命更長(zhǎng)，因而更具有生理學(xué)相關(guān)性[16]。Silva 等[16]通過建立二維及三維Balb/c 3T3 細(xì)胞培養(yǎng)模型研究顯示在AH Plus、MTA Fillapex 等五種根管封閉劑中，EndoSequence BC 的細(xì)胞毒性最低，MTA Fillapex 的細(xì)胞毒性最大(P＜0.05)。da Silva 等[17]建立根管充填模型及三維Balb/c 3T3 細(xì)胞培養(yǎng)模型研究顯示：EndoSequnce BC、EndoSeal(硅酸鈣基類封閉劑)及AH Plus 組與陰性對(duì)照組相似(P＞0.05)，無明顯細(xì)胞毒性，而MTA Fillapex 細(xì)胞毒性大(P＜0.05)。

1.3 分子水平 遺傳毒性是根管封閉劑對(duì)細(xì)胞遺傳物質(zhì)的作用，可能影響其完整性，是致癌性最重要的指標(biāo)之一[22]。Candeiro 等[14]采用微核試驗(yàn)對(duì)比研究顯示EndoSequnce BC 浸提液組的人牙齦成纖維細(xì)胞出現(xiàn)微核百分?jǐn)?shù)細(xì)胞與陰性對(duì)照組相似(P＞0.05)，顯著少于AH Plus(P＜0.05)。Nair 等[21]也通過微核實(shí)驗(yàn)研究顯示iRoot SP 及EndoSequence BC 對(duì)L929 細(xì)胞的遺傳毒性顯著小于Tubli-seal(氧化鋅丁香油類封閉劑)(P＜0.05)。Eldeniz 等[13]通過γ-H2AX 識(shí)別抗體免疫熒光法測(cè)定研究iRoot SP、AH plus 等9 種封閉劑對(duì)慢病毒基因轉(zhuǎn)染人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶的牙周膜細(xì)胞DNA 雙鏈斷裂影響，結(jié)果顯示iRoot SP 遺傳毒性小。上述研究說明PCSS 具有很小的遺傳毒性，致癌性小。

另外，da Silva 等[17]采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)研究顯示EndoSequnce BC 不會(huì)促進(jìn)Balb/c 3T3 的炎癥細(xì)胞因子如IL-1β 和IL-6 釋放，提示其可能不會(huì)促進(jìn)根尖組織的炎癥。Ruparel 等[23]通過放射免疫測(cè)定法檢測(cè)顯示EndoSequnce BC 降低了大鼠三叉神經(jīng)感覺神經(jīng)元釋放降鈣素基因相關(guān)多肽(CGRP)，說明其可能不會(huì)加重患者的術(shù)后疼痛反應(yīng)。

目前對(duì)PCSS 生物相容性研究以細(xì)胞毒性研究為主，但分子水平特別是基因水平等相關(guān)方面的研究較為缺乏。

2.生物活性

生物活性是理想根管封閉劑應(yīng)具有的性能之一。如果根管封閉劑具有生物活性，它將通過沉積在其表面的羥基磷灰石與牙本質(zhì)形成穩(wěn)定的粘合，提高其粘結(jié)強(qiáng)度[24,25]。生物活性是硅酸鈣基類材料重要特點(diǎn)之一，相關(guān)研究顯示PCSS 具有體外生成磷灰石類材料的性能，如Carvalho 等[24]研究顯示充填了EndoSequnce BC 的根管樣品經(jīng)模擬體液浸泡30d，在其與牙本質(zhì)交界部位、牙本質(zhì)內(nèi)表面均有碳酸鈣晶體沉積。Han 等[26]研究顯示充填有EndoSequnce BC 等三種生物陶瓷類材料的根管樣品經(jīng)不含鈣、磷的磷酸緩沖鹽溶液浸泡后，材料表面有鈣/磷比為1.6∶2.0 的針狀或葉狀的礦化物生成。

檢測(cè)生物材料在模擬體液浸泡后生成磷灰石材料可預(yù)測(cè)其在體內(nèi)骨的生物活性，但這種方法還缺乏足夠的科學(xué)證據(jù)，例如SiO2，TiO2，ZrO2，Nb2O5和Ta2O5等金屬氧化物浸入模擬體液后具有體外生物活性，但在體內(nèi)未能證實(shí)這些材料與骨結(jié)合的能力[27]。因此學(xué)者們研究了PCSS 的成骨誘導(dǎo)性能，如Güven 等[10]研究顯示MTA 和iRoot SP 能顯著促進(jìn)了人牙胚干細(xì)胞Ⅰ型膠原(COL1A)和牙本質(zhì)涎磷蛋白(DSPP)的mRNA 上調(diào)表達(dá)(P＜0.05)，說明這兩種材料能誘導(dǎo)人牙胚干細(xì)胞分化為成牙本質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞，但MTA 能提供更多的誘導(dǎo)電位和硬組織沉積。Chang 等[11]研究顯示iRoot SP 能增加人牙周膜細(xì)胞堿性磷酸酶(ALP)活性和礦化結(jié)節(jié)的形成，并促進(jìn)OCN、OPN 等成骨相關(guān)的mRNA 上調(diào)表達(dá)，顯示出良好的成骨潛能。Zhang 等[6]采用qRT-PCR 及酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)研究顯示iRoot SP 能促進(jìn)3d 和6d 組人成骨肉瘤MG63 細(xì)胞的Ⅰ型膠原、骨鈣素和骨涎蛋白等與礦化相關(guān)的mRNA上調(diào)表達(dá)；6d 組的Ⅰ型膠原及骨鈣素等蛋白表達(dá)增加，說明iRoot SP 有促進(jìn)成骨分化及礦化作用。因此，PCSS 具有一定的生物活性。

3.抑菌性能

根管治療能有效減少感染根管內(nèi)的致病微生物，但由于根管系統(tǒng)的復(fù)雜性，一般難以清除所有微生物，殘留的微生物通常以生物膜的形式存留在牙本質(zhì)小管、根管峽部和側(cè)副管中。因此，應(yīng)用具有抑菌性能的根管密封劑有利于減少剩余微生物的數(shù)量或甚至根除感染。目前，學(xué)者們主要采用瓊脂糖擴(kuò)散、直接接觸法及牙本質(zhì)感染定量模型等方法對(duì)PCSS 的抑菌性能進(jìn)行了研究，研究結(jié)果顯示其具有一定的抑菌性能[9,14,28-36]。

瓊脂糖擴(kuò)散及直接接觸法是檢測(cè)根管封閉劑的抑菌性能最為常用的兩種方法，如Singh 等[33]采用瓊脂糖擴(kuò)散抑菌實(shí)驗(yàn)研究顯示EndoSequnce BC 對(duì)糞腸球菌的抑菌環(huán)為14.4±1.497mm，說明其有較強(qiáng)的抑制糞腸球菌的性能。Zhang 等[28]采用改良的直接接觸法研究顯示iRoot SP、AH Plus 及EndoRez等根管封閉劑對(duì)糞腸球菌有抑制作用，但材料的抑菌性能隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸減弱。Ozcan 等[29]采用直接接觸法研究顯示新鮮制備的iRoot SP 與MTA Fillapex 對(duì)白色念珠菌有抑制作用，但固化1d 及7d 組的材料無抑制作用。瓊脂糖擴(kuò)散法操作簡(jiǎn)單、靈活，但其實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)受到材料溶解性及擴(kuò)散性能的影響，不一定能反映根管封閉劑的真正抑菌潛能；而直接接觸法不受研究材料溶解性及擴(kuò)散性影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，因而更適合于檢測(cè)根管封閉劑等不溶材料的抑菌性能[35]。上述這兩種方法的研究結(jié)果表明PCSS 具有一定的抑菌作用，且其抑菌性能與其固化狀況相關(guān)。

瓊脂擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)及直接接觸實(shí)驗(yàn)只能檢測(cè)根管封閉劑對(duì)游離培養(yǎng)的微生物的抑菌作用，而Ma 等[36]通過將糞腸球菌混懸液離心的方法建立了一種標(biāo)準(zhǔn)化的牙本質(zhì)感染定量模型，可用于檢測(cè)根管封閉劑對(duì)生物膜和感染牙本質(zhì)中微生物的抑制作用。Wang等[30]采用新型牙本質(zhì)感染模型研究顯示：與AH Plus 一致，EndoSequnce BC 對(duì)牙本質(zhì)小管中的糞腸球菌具有顯著的抗菌作用，且封閉劑與感染牙本質(zhì)接觸時(shí)間越長(zhǎng)，抑菌效果越佳，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。Du 等[31]采用牙本質(zhì)感染模型進(jìn)一步研究顯示AH plus、EndoSequnce BC 組等與次氯酸鈉(NaClO)聯(lián)合使用對(duì)糞腸球菌的抑菌效果要優(yōu)于單純封閉劑組及單純次氯酸鈉組(P＜0.05)，具有協(xié)同作用。PCSS 牙本質(zhì)感染定量模型的研究結(jié)果與直接接觸法并不完全一致，其持久的抑菌性能可能與硅酸鈣/磷酸鹽引起的生物礦化以及牙本質(zhì)礦物參與相關(guān)[30,31]。

與上述PCSS 抑菌性能研究結(jié)果并不完全一致，Shin 等[34]研究顯示EndoSequnce BC 封閉劑的PBS 浸提液對(duì)牙髓卟啉菌及牙齦卟啉菌的抑制作用弱；Willershausen 等[9]研究顯示EndoSequence BC 不能抑制糞腸球菌、微小微單胞菌在其表面粘附生長(zhǎng)，說明其無抑菌作用。

PCSS 抑菌性研究結(jié)果顯示其具有一定的抑菌性能，但不同的研究方法結(jié)果存在爭(zhēng)議。目前的研究對(duì)象多為游離菌或單一細(xì)菌的生物膜，但在臨床根管感染中存在的是含有不同細(xì)菌的混合生物膜，因此PCSS 對(duì)混合菌生物膜的抑菌性能還需進(jìn)一步研究。

4.生物學(xué)性能的機(jī)理

PCSS 良好的生物學(xué)性能可能與其材料成分及其固化后的產(chǎn)物相關(guān)。PCSS 的主要成分為硅酸三鈣、硅酸二鈣、磷酸氫鈣、氫氧化鈣、氧化鋯、填料以及不含水的增稠劑預(yù)混合而成[2,3,37]。當(dāng)PCSS充填于根管內(nèi)，硅酸三鈣、硅酸二鈣可吸收根管內(nèi)或牙本質(zhì)小管內(nèi)殘留的水分而引發(fā)水化反應(yīng)生產(chǎn)硅酸鈣水合物凝膠和氫氧化鈣(見化學(xué)反應(yīng)式1,2)；氫氧化鈣與磷酸根離子反應(yīng)沉淀羥基磷灰石和水(見化學(xué)反應(yīng)式3)；生成的水使得水化反應(yīng)循環(huán)繼續(xù)[25,37]。

新鮮制備的PCSS 在水化反應(yīng)中生成強(qiáng)堿性的氫氧化鈣，其pH 值很高，可導(dǎo)致相鄰細(xì)胞和中等蛋白質(zhì)變性，產(chǎn)生輕微細(xì)胞毒性作用；但氫氧化鈣又能通過損傷細(xì)菌膜或DNA、使蛋白質(zhì)變性等對(duì)糞腸球菌等革蘭氏陰性菌具有殺菌作用[2,28,38]。因此，在很多的相關(guān)研究顯示新鮮制備的PCSS 會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的抑菌性能及一定的細(xì)胞毒性。但隨著材料的固化反應(yīng)的進(jìn)行，氫氧化鈣與磷酸根離子反應(yīng)生成羥基磷灰石，其pH 逐漸降低，細(xì)胞損傷逐漸消退，抑菌性能也減弱。羥基磷灰石是人體硬組織主要組成成分，不僅具有良好的生物相容性，而且可能有助于增加細(xì)胞礦化基因表達(dá)并起到鈣化激活劑的作用，促進(jìn)細(xì)胞的成骨分化，因而PCSS 具有一定的生物活性[1,6,39,40]。另外，PCSS 水的接觸角小，呈親水性，因此該類材料易于滲入牙本質(zhì)小管內(nèi)，使得該材料能與牙本質(zhì)小管內(nèi)的微生物生物膜直接接觸，提高其抑菌性能，并通過羥基磷灰石的沉積與牙本質(zhì)形成穩(wěn)定的粘合，提高與牙本質(zhì)的粘合強(qiáng)度及封閉性能[25]。

5.總結(jié)與展望

綜上所述，PCSS 具有良好的生物相容性、生物活性及抑菌性能，臨床應(yīng)用前景良好，但其生物學(xué)性能的研究如分子生物相容性、混合菌生物膜的抑菌性能等還有待于進(jìn)一步深入研究。