唐潔吟,王 剛,劉 聰,鄒學(xué)農(nóng),陳曉峰

(1.華南理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,生物醫(yī)學(xué)工程系,廣州 510641;2.國(guó)家人體組織功能重建工程技術(shù)研究中心,廣州 510006);3.中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院 脊柱外科,廣州 510080;4.廣東省骨科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州 510080)

牙本質(zhì)構(gòu)成了牙齒的主體硬組織部分,對(duì)其功能的正常行使發(fā)揮著極為重要的作用。日常由于齲、磨耗等均會(huì)使牙本質(zhì)直接暴露在口腔環(huán)境中,造成牙本質(zhì)過敏,當(dāng)受到外界刺激(冷熱、酸甜等)時(shí)會(huì)引起疼痛,對(duì)患者生活產(chǎn)生極大困擾[1]。治療牙本質(zhì)過敏可通過封閉牙本質(zhì)小管降低牙本質(zhì)的滲透性,或降低牙髓神經(jīng)的興奮性[2-3]。目前臨床上,使用較多的脫敏材料包括含氟化物產(chǎn)品、含鉀產(chǎn)品、鍶鹽、樹脂類粘結(jié)劑等[4],但這類脫敏劑主要與牙本質(zhì)發(fā)生機(jī)械結(jié)合而不是化學(xué)結(jié)合。當(dāng)暴露于酸性條件或刷牙時(shí),脫敏劑容易從牙本質(zhì)表面被去除,療效并不持續(xù)。

生物活性玻璃因其特有的無(wú)機(jī)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)骨細(xì)胞活性、提高生物礦化速度等優(yōu)點(diǎn),能與骨組織形成化學(xué)鍵合,同時(shí)其降解釋放的離子可促進(jìn)多種基因表達(dá),已經(jīng)成為骨修復(fù)領(lǐng)域的重要熱點(diǎn)之一[5-6]。隨著生物活性玻璃機(jī)理和應(yīng)用研究的深入,由于牙體牙髓組織與骨組織在組成結(jié)構(gòu)上的相似性,生物活性玻璃在齒科修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究也逐漸增多[7]。2004年,研究者首次將生物玻璃45S5(NovaMin)添加到牙膏中,用于治療牙本質(zhì)過敏。用含有NovaMin的牙膏刷牙后,牙膏中的生物活性玻璃能夠附著在牙本質(zhì)表面形成羥基磷灰石層[8-9]。NovaMin 還替代傳統(tǒng)牙膏中的氧化鋁作為摩擦劑,可降低牙齦出血的發(fā)生率,抑制牙面菌斑生長(zhǎng)[10]。除了在牙膏中的應(yīng)用,NovaMin 還可以作為拋光膏用于臨床牙本質(zhì)過敏的治療和牙齒漂白治療后脫礦牙釉質(zhì)的再礦化[11]。Wang 等[12]發(fā)現(xiàn)用含有 NovaMin 牙膏處理后的牙本質(zhì)具有更低的牙本質(zhì)滲透性,表面封閉效果也更好。Vollenweider 等[13]比較了使用火焰噴霧合成的納米級(jí)45S5 與傳統(tǒng)的微米級(jí)45S5,結(jié)合拉曼及EDX 等分析發(fā)現(xiàn),45S5 能較好地誘導(dǎo)牙本質(zhì)再礦化,且納米級(jí)45S5 能更快釋放Ca 和Si 離子,其再礦化效果也更顯著。Curtis 等[14]進(jìn)一步證明,相對(duì)于熔融生物活性玻璃在牙本質(zhì)表面形成磷灰石層,溶膠-凝膠結(jié)合微波燒結(jié)技術(shù)制備的納米生物活性玻璃能深入牙本質(zhì)小管形成緊密連接的棒狀磷灰石,更好地封閉牙本質(zhì)小管。但是上述溶膠-凝膠法制備的生物活性玻璃顆粒尺寸多在幾十微米尺度,且粒徑分布范圍較寬,難以進(jìn)入牙本質(zhì)小管(管徑分布在1～3 μm);同時(shí)其玻璃實(shí)際化學(xué)組成與傳統(tǒng)45S5有較大差異,無(wú)法完全排除其組分對(duì)礦化效果的影響[15]。此外,相關(guān)牙本質(zhì)再礦化研究中,將生物活性玻璃粉體沉積在牙本質(zhì)切片樣品正面,其作為脫敏材料的操作性及與牙本質(zhì)初期界面結(jié)合效果有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

近年來(lái),通過溶膠-凝膠法與有機(jī)模板法結(jié)合制備得到的微納米生物活性玻璃(MNBG)以其小尺寸、單分散及微結(jié)構(gòu)特性,逐漸受到研究者關(guān)注,與傳統(tǒng)的生物活性玻璃相比,MNBG 形貌及結(jié)構(gòu)尺寸等可控,具有更高的比表面積和生物活性,能更快地釋放Ca 離子及更快的礦化速度[16-17],這些特性對(duì)于封閉牙本質(zhì)小管,緩解牙本質(zhì)過敏癥具有顯著促進(jìn)作用。本研究以不同尺寸的微納米生物活性玻璃球形粉體為原料,制備出便于操作的生物活性玻璃糊劑作為牙本質(zhì)過敏癥脫敏材料(MNBGP),進(jìn)一步研究了MNBGP 與脫礦牙本質(zhì)切片結(jié)合效果、誘導(dǎo)脫礦牙本質(zhì)切片體外再礦化及堵塞封閉牙本質(zhì)小管的能力。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 微納米生物活性玻璃的制備

通過溶膠-凝膠結(jié)合模板法制備MNBGs (摩爾分?jǐn)?shù)80%SiO2、16%CaO 和4%P2O5)[18]。在40 ℃、磁力攪拌條件下,首先將模板劑十二胺(DDA)溶解于一定量去離子水和無(wú)水乙醇中;然后將正硅酸四乙酯(TEOS)、磷酸三乙酯(TEP)和四水硝酸鈣(CN)溶液間隔半小時(shí)依次滴加到上述溶液中。攪拌3 h 后,將所得溶液過夜陳化、洗滌、冷凍干燥,最后在650 ℃燒結(jié)3 h 得到MNBG 顆粒。為了制備不同粒徑的 MNBGs,實(shí)驗(yàn)中改變模板劑DDA、前驅(qū)體TOES 的用量(表1)制備出不同粒徑的MNBGs,分別簡(jiǎn)稱為 MNBGs-1、MNBGs-2 和MNBGs-3。

表1 不同粒徑MNBGs 的理論、實(shí)際化學(xué)組分和試劑用量Table 1 Theoretical and measured chemical composition,reagent dosage of MNBGs with different particle sizes

1.2 牙本質(zhì)切片樣品的制備

在廣州醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院頜面外科收集了健康人體第三磨牙80 顆,牙齒相關(guān)實(shí)驗(yàn)均通過該院的倫理審查。將收集到的牙齒及時(shí)處理清洗干凈,然后用0.1%(w/v)的麝香草酚溶液浸泡,4 ℃保存?zhèn)溆?。用硬組織切割機(jī)沿軸向切割牙齒,打磨制備成牙本質(zhì)切片樣品(5 mm×5 mm×2 mm),然后超聲清洗置于麝香草酚溶液待用。考慮到牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)中含有大量無(wú)機(jī)組分碳酸羥基磷灰石(HCA),對(duì)制備的牙本質(zhì)切片樣品用乙二胺四乙酸(EDTA)酸蝕去除其無(wú)機(jī)礦物,可以更真實(shí)地反映材料體外誘導(dǎo)牙本質(zhì)礦化的能力[19]。

1.3 生物活性玻璃礦化材料在脫鈣牙本質(zhì)切片樣品上固定

將不同粒徑的 MNBGs 微球按粉液比為200 mg/mL 的比例分散到海藻酸鈉-磷酸鹽溶液中,超聲處理使其進(jìn)一步分散均勻,最后得到生物活性玻璃糊劑(MNBGP)。不同粒徑MNBGs 制備的糊劑分別稱為MNBGP-1、MNBGP-2、MNBGP-3。

對(duì)預(yù)備好的脫礦牙本質(zhì)切片樣品進(jìn)行沖洗、滅菌、干燥,再將少量MNBGP 糊劑涂覆于脫礦牙本質(zhì)切片樣品上,自然晾干半小時(shí),再用1 mL 去離子水沖洗3 次,晾干。

1.4 脫礦牙本質(zhì)切片在人工唾液中再礦化

用GAL[20]提出的人工唾液 (AS) 配方,將涂覆有MNBGP 的脫礦牙本質(zhì)切片樣品浸泡在10 mL AS 溶液中,37 ℃恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中靜置;并將沒有涂覆糊劑的牙本質(zhì)切片樣品進(jìn)行類似處理設(shè)為對(duì)照組,每組設(shè)3 平行樣。分別礦化1、7、14、28 d 后取出樣品,用乙醇、水交替清洗三次,37 ℃烘干,進(jìn)一步測(cè)試脫礦牙本質(zhì)切片樣品,評(píng)價(jià)不同MNBGP體外誘導(dǎo)牙本質(zhì)再礦化形成羥基磷灰石的能力。

1.5 測(cè)試與表征

采用高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM,Merlin,ZEISS)觀察樣品的表面形貌,同時(shí)結(jié)合X 射線能譜分析(EDS)測(cè)定材料的化學(xué)組成。采用場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡(TEM,JEM-2100HR,JEOL)觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)。選取掃描電鏡圖片中顆粒(至少100 個(gè)),采用ImageJ 軟件進(jìn)行測(cè)量,統(tǒng)計(jì)其粒徑結(jié)果。通過射線衍射分析儀(XRD,X'Pert 3 Powder X,PANalytical)測(cè)定樣品的物相組成。采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR,Vector33,Bruker)測(cè)定樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果與討論

2.1 MNBG 形貌和結(jié)構(gòu)

通過改變模板劑 DDA 和前驅(qū)體TEOS 用量,成功制備出不同粒徑的微納米生物活性玻璃微球(MNBGs),圖1為不同粒徑MNBGs 的SEM 照片、TEM 照片和粒徑分布圖。從SEM 照片(圖1(a1～c1))中可以觀察到,三種不同粒徑的MNBGs 顆粒均呈規(guī)則的球形;微球表面表現(xiàn)出小顆粒堆積的粗糙結(jié)構(gòu)。從TEM 照片(圖1(a2～c2))可以觀察到,不同粒徑的MNBGs 為實(shí)心結(jié)構(gòu),且均具有良好的分散性。從粒徑分布圖(圖1(a3～c3))可以觀察到,三種MNBGs的粒徑分布均較窄,說明三種MNBGs 尺寸分布較均勻,平均粒徑分別為300、700 和1100 nm。

圖1 不同粒徑的微納米生物活性玻璃球的SEM(a1～c1)、TEM(a2～c2)照片和粒徑分布圖(a3～c3)Fig.1 SEM (a1-c1),TEM (a2-c2) images and particle size distributions (a3-c3) of MNBGs with different particle sizes

進(jìn)一步分析制備的MNBGs 物相組成和化學(xué)結(jié)構(gòu),圖2為三種MNBGs 的XRD、FT-IR 圖譜。從XRD 圖譜可以觀察到(圖2(a))三種MNBGs 的峰形相似,在2θ=23°附近呈現(xiàn)彌散衍射峰,這與非晶態(tài)硅酸鹽的特征衍射峰相對(duì)應(yīng)[21],結(jié)果表明改變粒徑對(duì)其非晶態(tài)結(jié)構(gòu)并無(wú)顯著影響。從FT-IR 圖譜(圖2(b))可以觀察到,不同粒徑的MNBGs 圖譜同樣具有相似性,在1090、800 和475 cm-1處的吸收帶分別與Si-O-Si 的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)、對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱彎曲振動(dòng)峰對(duì)應(yīng)[22],且三種大小顆粒的峰位均未發(fā)生顯著的偏移,表明MNBGs 的化學(xué)結(jié)構(gòu)也不受顆粒粒徑變化的影響。

圖2 三種微納米生物活性玻璃球的 XRD 圖譜(a)和FT-IR(b)圖譜Fig.2 XRD patterns (a) and FT-IR spectra (b) of MNBGs

2.2 MNBGs 與脫礦牙本質(zhì)切片樣品結(jié)合

牙本質(zhì)切片酸蝕(EDTA 處理)前后的SEM 照片如圖3,能譜分析結(jié)果如表2。可以觀察到(圖3(a)),酸蝕前牙本質(zhì)切片樣品的表面牙本質(zhì)小管暴露,表面留下少量切割凹痕,制備的牙本質(zhì)切片牙本質(zhì)小管的內(nèi)徑約1～2 μm,而自然牙本質(zhì)-釉質(zhì)界面處正常小管直徑為0.5～0.9 μm[15],其直徑差異是由于切片樣品切割時(shí)更靠近牙齒頸部,稍遠(yuǎn)于牙冠;EDS能譜分析結(jié)果表明酸蝕前牙本質(zhì)切片表面含有較多鈣、磷元素,Ca/P 比值為 1.45(如表2),其比值與羥基磷灰石的Ca/P 理論值 (1.67)接近[19,23]。經(jīng)EDTA酸蝕處理后(圖3(b)),切片表面變得更加光滑,小管直徑略微增加,這是由于EDTA 酸蝕脫去牙本質(zhì)小管壁的無(wú)機(jī)礦物,僅剩少量膠原纖維等有機(jī)物(如圖3(b)插圖),牙本質(zhì)小管壁變薄,進(jìn)而增大牙本質(zhì)小管直徑。對(duì)比酸蝕后牙本質(zhì)切片EDS 能譜分析,發(fā)現(xiàn)切片表面鈣、磷含量極低,對(duì)應(yīng)Ca/P 比值僅為0.35,遠(yuǎn)小于1.67,說明EDTA 酸蝕處理對(duì)牙本質(zhì)切片表面的無(wú)機(jī)礦物成功完成了脫礦。

表2 牙本質(zhì)切片表面EDTA 酸蝕前后各元素含量(摩爾分?jǐn)?shù))及鈣磷比Table 2 Chemical components (molar percent) and Ca/P ratio on the surface of dentin before and after EDTA etching

圖3 牙本質(zhì)切片樣品酸蝕前(a)后(b)的SEM 照片(插圖為牙本質(zhì)小管放大照片)及生物活性玻璃糊劑實(shí)物照片(c)Fig.3 SEM images of the dentin surface without (a) and with (b) EDTA-etching,magnified photo of dentin tubules (insert in (b)),and photo of bioactive glass paste (c)

制備的生物活性玻璃糊劑(MNBGP) (圖3(c))具有良好的操作性。用MNBGP 涂覆脫礦牙本質(zhì)切片樣品表面的SEM 照片如圖4所示。從圖中可以觀察到,由于MNBGP 液相含有一定量海藻酸鈉,使得糊劑具有黏性,促進(jìn)MNBGs 更好地粘附在脫礦牙本質(zhì)切片表面。圖4顯示,粒徑較小的 MNBGs 能更均勻分布在脫礦牙本質(zhì)切片表面(圖4(a)),隨著MNBGs 粒徑增加,逐漸形成團(tuán)聚體,產(chǎn)生的空隙也相應(yīng)增大,MNBGs 在脫礦牙本質(zhì)切片表面的分布也更不均勻(圖4(c))。此外,海藻酸鈉富含的羧基能夠與Ca2+發(fā)生離子交聯(lián),形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[24-25],因此,海藻酸鈉能夠與生物活性玻璃等相互作用,同時(shí)促進(jìn)礦化的磷灰石層與牙本質(zhì)切片結(jié)合。

進(jìn)一步對(duì)MNBGP 涂覆前后以及用去離子水沖洗后的脫礦牙本質(zhì)切片樣品進(jìn)行全反射-紅外光譜(ATR-FTIR)分析(圖5),由圖可知,未涂覆MNBGP的脫礦牙本質(zhì)切片樣品(對(duì)照組)的ATR-FTIR 光譜無(wú)明顯的P-O 吸收峰,表明酸蝕處理后,切片表面無(wú)機(jī)組分基本除去,結(jié)果也與EDS 能譜分析對(duì)應(yīng);與對(duì)照組(涂覆MNBGP 處理)相比,涂覆后脫礦牙本質(zhì)切片表面的 ATR-FTIR 光譜在800、1090 cm-1處均出現(xiàn)了明顯的Si-O-Si 特征吸收峰[26];進(jìn)一步用離子水沖洗處理,脫礦牙本質(zhì)切片表面仍然保留Si-O-Si特征對(duì)應(yīng)吸收峰,且峰位無(wú)明顯偏移,表明MNBGP 與脫礦牙本質(zhì)切片仍結(jié)合緊密,MNBGs 能較好地黏附。進(jìn)一步對(duì)圖5(b,c)分析,脫礦牙本質(zhì)切片表面的特征峰強(qiáng)度(800、1090 cm-1)經(jīng)去離子水沖洗后較沖洗前強(qiáng)度降低,可能是由于部分 MNBGs被沖掉從而減弱了特征峰強(qiáng)度。

圖5 脫礦牙本質(zhì)切片表面涂覆不同MNBGP 前后,以及去離子水沖洗后的全反射-紅外光譜Fig.5 ATR-FTIR spectra of demineralized dentin surface before and after coating with MNBGP,and after rinsing with water

2.3 MNBGs 體外誘導(dǎo)牙本質(zhì)再礦化

在人工唾液中對(duì)未涂覆糊劑(對(duì)照組)和涂覆不同MNBGP 糊劑(實(shí)驗(yàn)組)的脫礦牙本質(zhì)切片進(jìn)行體外磷灰石形成能力評(píng)價(jià),脫礦牙本質(zhì)切片表面礦化不同時(shí)間的SEM 照片如圖6所示。從圖6(a1～a4)可以觀察到,對(duì)照組樣品礦化后,由于表面的無(wú)機(jī)礦物晶體已經(jīng)酸蝕脫去,無(wú)法吸附Ca2+和PO43-,進(jìn)而阻礙礦化結(jié)晶形成類羥基磷灰石[27],礦化前后牙本質(zhì)小管仍呈開放狀態(tài),表明脫礦后牙本質(zhì)切片無(wú)法自行礦化形成足夠的羥基磷灰石以封閉牙本質(zhì)小管,這也與天然過敏牙本質(zhì)較難自礦化緩解牙本質(zhì)癥狀相一致。從圖6(b1～d1)可以觀察到,脫礦牙本質(zhì)切片表面涂覆MNBGP 后,部分MNBGs 顆?？梢灾苯犹畛洳⒍氯_放的牙本質(zhì)小管,隔絕外界刺激;隨著脫礦牙本質(zhì)切片在人工唾液中礦化時(shí)間延長(zhǎng),MNBGs 在人工唾液進(jìn)行離子交換,Ca2+、PO43-局部達(dá)到飽和,促進(jìn)HA 在MNBGs 和脫礦牙本質(zhì)切片表面沉積(圖6(b2～d2)和圖6(b3～d3)),礦化到第28 d 時(shí),糊劑涂覆的脫礦牙本質(zhì)切片表面基本被HA 完全覆蓋(圖6(b4～d4))。礦化前期,MNBGs 顆粒物理充填開放的牙本質(zhì)小管,阻隔牙本質(zhì)小管與外界環(huán)境,從而保護(hù)牙髓組織及牙髓神經(jīng);在人工唾液中礦化一段時(shí)間后,MNBGs 通過化學(xué)沉積HA 層徹底隔絕牙本質(zhì)與人工唾液。比較不同MNBGP 糊劑處理組(圖6(b～d))照片,可以觀察到不同MNBGP對(duì)牙本質(zhì)小管封閉及誘導(dǎo)牙本質(zhì)再礦化的能力有差異,其順序?qū)?yīng): MNBGP-2＞MNBGP-1＞MNBGP-3。其順序不完全與 MNBGs 粒徑大小對(duì)應(yīng),推測(cè)MNBGP 誘導(dǎo)牙本質(zhì)再礦化的能力受玻璃顆粒直徑和玻璃顆粒自身礦化活性的綜合作用,一方面只有顆粒大小與暴露的牙本質(zhì)小管口徑相匹配(顆粒大小與牙本質(zhì)小管直徑相近或略小于小管直徑)才能更好地物理堵塞以封閉牙本質(zhì)小管;另一方面生物活性玻璃自身礦化活性越高,化學(xué)作用沉積的HA 更多,其封閉效果也越好。

圖6 未經(jīng)材料處理(對(duì)照組)(a)和涂覆MNBGP-1(b)、MNBGP-2(c)、MNBGP-3(d)的脫礦牙本質(zhì)切片在人工唾液中浸泡1 d (a1～d1)、7 d (a2～d2)、14 d (a3～d3)和28 d (a4～d4)后的表面SEM 照片F(xiàn)ig.6 SEM images of the surfaces of demineralized dentin slices without (a) (control) and with treatment by MNBGP-1 (b),MNBGP-2 (c),and MNBGP-3 (d) after soaking in AS for 1 d (a1-d1),7 d (a2-d2),14 d (a3-d3) and 28 d (a4-d4)

圖7為脫礦牙本質(zhì)切片樣品在人工唾液中礦化不同時(shí)間后的縱截面(平行牙本質(zhì)小管方向)SEM照片,對(duì)照組的脫礦牙本質(zhì)切片的截面照片顯示,牙本質(zhì)小管內(nèi)壁及截面邊緣均沒有形成明顯礦化物,表明切片脫礦后在人工唾液中無(wú)法自發(fā)礦化封閉牙本質(zhì)小管。與對(duì)照組相比,經(jīng)MNBGP 涂覆過的脫礦牙本質(zhì)切片截面邊緣的牙本質(zhì)小管內(nèi)充填有MNBGs 顆粒,牙本質(zhì)小管被緊密堵塞,通過小管內(nèi)外MNBGs 進(jìn)一步的礦化作用,牙本質(zhì)小管管口處沉積一層HA,進(jìn)一步封閉并隔絕外界刺激;隨礦化時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng),MNBGP 涂覆過的脫礦牙本質(zhì)切片表面沉積更厚的HA 層,礦化28 d (圖7(a4,b4,c4)),HA 層最厚可達(dá)5～10 μm[28]。

圖7 未經(jīng)材料處理(a)和涂覆MNBGP-1(b)、MNBGP-2(c)、MNBGP-3(d)的脫礦牙本質(zhì)切片在人工唾液中浸泡1 d (a1～d1)、7 d (a2～d2)、14 d (a3～d3)和28 d (a4～d4)后的縱截面的SEM 照片F(xiàn)ig.7 SEM images of the longitudinal section of demineralized dentin samples without (a) (control) and with treatment by MNBGP-1 (b),MNBGP-2 (c),and MNBGP-3 (d) after soaking in AS for 1 d (a1-d1),7 d (a2-d2),14 d (a3-d3) and 28 d (a4-d4)

圖8為脫礦牙本質(zhì)切片樣品礦化28 d 后的表面能譜掃描分析。礦化28 d 后,脫礦牙本質(zhì)切片樣品表面Ca、P 元素均有所增加,且實(shí)驗(yàn)組顯著高于對(duì)照組,其中玻璃顆粒尺寸較小的組(MNBGP-1 和MNBGP-2 處理組)鈣、磷元素含量變化更顯著,具體Ca、P參數(shù)見表3。結(jié)果表明MNBGP-1和MNBGP-2組Ca、P 含量明顯提高,其Ca/P 比值也最接近天然牙本質(zhì)的1.67,說明涂覆MNBGP 糊劑能較好地誘導(dǎo)脫礦牙本質(zhì)的再礦化,粒徑較小的 MNBGs 組糊劑涂覆脫礦牙本質(zhì)切片后,其礦化形成的HA 晶體結(jié)構(gòu)更接近天然牙本質(zhì)。值得注意的是,礦化后對(duì)照組的Ca、P 含量仍較少,但是其Ca/P 比值同樣與天然牙本質(zhì)的Ca/P 比近似,表明在人工唾液環(huán)境下,牙本質(zhì)自身也可能發(fā)生少量再礦化,但是由于磷灰石沉積過少無(wú)法通過SEM 直接觀察到,這也與前面對(duì)照組礦化28 d 的SEM 照片仍顯示大量暴露牙本質(zhì)小管對(duì)應(yīng)。

圖8 對(duì)照組(a)和MNBGP-1(b)、MNBGP-2(c)、MNBGP-3(d)涂覆的脫礦牙本質(zhì)切片在人工唾液中礦化28 d 表面的EDS 能譜分析Fig.8 EDS analyses of the surface of demineralized dentin slices without (a) (control) and with treatment by MNBGP-1 (b),MNBGP-2 (c),and MNBGP-3 (d) after soaking in AS for 28 d

表3 脫礦牙本質(zhì)切片表面鈣、磷元素含量(摩爾分?jǐn)?shù))及鈣磷比Table 3 Chemical components ( molar percent) and Ca/P ratio in molar on the surface of remineralized dentin

對(duì)脫礦牙本質(zhì)切片礦化28 d 的表面物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行XRD 分析(如圖9)。從圖譜中可以看出,與天然牙本質(zhì)對(duì)比,脫礦牙本質(zhì)表面的HA 特征峰強(qiáng)度降低,衍射峰數(shù)量減少,特別是(002)、(211)、(112)和(202)晶面衍射峰。礦化 28 d 后,對(duì)照組(沒有糊劑處理)及糊劑處理過的脫礦牙本質(zhì)切片樣品表面均出現(xiàn)HA 特征衍射峰: 對(duì)照組HA 特征衍射峰較少,僅少量對(duì)應(yīng)(002)、(211)和(112) 晶面且峰強(qiáng)較小;涂覆不同MNBGP 糊劑后的脫礦牙本質(zhì)切片表面則出現(xiàn)更多HA 特征衍射峰: 對(duì)應(yīng)(002)、(211)、(112)、(300)、(202)、(310)、(222)、(213)和(004)晶面[29],衍射峰顯著增強(qiáng),其峰位與峰強(qiáng)也更接近天然牙本質(zhì),表明脫礦牙本質(zhì)切片經(jīng) MNBGP 處理和一定時(shí)間(28 d)礦化可形成晶體結(jié)構(gòu)類似天然牙本質(zhì)的HA 層。值得注意的是,生物玻璃粒徑較小的 MNBGP-1 和MNBGP-2 組的衍射峰強(qiáng)度最大,說明MNBGP-1 和MNBGP-2 組處理脫礦牙本質(zhì)切片誘導(dǎo)形成的 HA數(shù)量更多,其結(jié)果也與SEM 和EDS 分析結(jié)果一致。另外,與礦化前的牙本質(zhì)相比,實(shí)驗(yàn)組礦化后圖譜出現(xiàn)CaCO3的(104)[30]晶面特征衍射峰強(qiáng)度顯著增強(qiáng),可能是因?yàn)樵谌斯ね僖旱牡V化過程中,涂覆糊MNBGP 劑的牙本質(zhì)切片局部快速釋放更高濃度Ca2+,形成了更多的CaCO3晶體。

圖9 天然牙本質(zhì)、脫礦牙本質(zhì)和在人工唾液中浸泡28 d的脫礦牙本質(zhì)切片樣品表面的XRD 圖譜Fig.9 XRD patterns of the surface of intact dentin,demineralized dentin and slices without treatment (control) and being treated with MNBGP after being soaked in AS for 28 d

3 結(jié)論

以不同粒徑的微納米生物活性玻璃微球?yàn)榉稚①|(zhì)海藻酸鈉-磷酸鹽緩沖溶液為分散劑,成功制備了便于操作的新型生物活性玻璃糊劑用于牙本質(zhì)脫敏。不同粒徑微納米生物活性玻璃微球制備的糊劑均能與牙本質(zhì)界面緊密結(jié)合,含尺寸較小微納米生物活性玻璃微球的糊劑在脫礦牙本質(zhì)切片表面分布得更均勻。微納米生物活性玻璃微球制備的糊劑在人工唾液中能較好地誘導(dǎo)牙本質(zhì)再礦化形成磷灰石以堵塞封閉牙本質(zhì)小管,脫礦牙本質(zhì)切片表面形成的磷灰石層隨礦化時(shí)間延長(zhǎng)而增厚,礦化28 d 時(shí)磷灰石層的厚度可達(dá)到5～10 μm。糊劑中生物活性玻璃微球的尺寸與暴露的牙本質(zhì)小管直徑相當(dāng)或略小時(shí)可以更好地填充、礦化封閉牙本質(zhì)小管。本研究證實(shí)微納米生物活性玻璃微球材料將在牙本質(zhì)脫敏方面具有較好潛在應(yīng)用前景。