iRoot BP和iRoot BP Plus应用于牙髓治疗的研究现状

2017-4-18 17:04  来源:中华口腔医学研究杂志(电子版)
作者:李羽弘 韦曦 阅读量:296

    理想的髓腔修补和盖髓材料应具有良好的封闭性、生物相容性和形态稳定性,不被组织吸收,能介导牙髓及牙周组织再生,易于操作等性能。传统的髓腔修补和盖髓材料如银汞合金、玻璃离子水门汀、丁香油氧化锌水门汀等具有细胞毒性大、封闭性差等不足。近年来,新型制剂如三氧化矿物凝聚体(mineral trioxide aggregate,MTA)、BioAggregate(BA)、iRootBP、iRoot BP Plus(Innovative Bioceramix,加拿大)、Biodentine等生物活性材料相继问世,并逐步得到推广。其中,iRoot BP和iRoot BP Plus的理化性质、生物学性能及临床应用成为研究的热点,本文就其应用于牙髓治疗的研究现状作一阐述。

    一、iRoot BP和iRoot BP Plus的基本性能

    1.组成:iRoot BP和iRoot BP Plus是色泽稳定的白色亲水性修复材料,由直径为10 ~ 50 nm的均质纳米颗粒组成,主要成分包括硅酸钙、氧化锆、氧化钽、硫酸钙、过磷酸钙增稠剂和填料。iRoot BP和iRoot BP Plus是一种预混型商品的不同剂型,两者成分相似,iRoot BP为注射糊剂、iRoot BP Plus为膏体,在美国分别命名为Endosequence Root Repair Material Paste和Endosequence Root Repair Material Putty(Brasseler,美国)。

    2.理化性能:

    (1)X线阻射性:iRoot BP和iRoot BP Plus含有的氧化钽和氧化锆赋予材料高于牙本质的X线阻射性,使其能在X线片上辨认,有利于治疗过程及术后的追踪观察。

    (2)粘接性:髓腔修补和盖髓材料应具有良好的粘接性,能与髓腔壁紧密粘合,受外力作用不发生移位。Shokouhinejad等采用推出试验对比iRoot BP、iRoot BP Plus与MTA的粘接强度,发现在磷酸盐缓冲液中三者无明显差异,但在酸性溶液中,MTA和iRoot BP粘接强度减小,iRoot BP Plus不受酸性环境影响,并且随着在培养液中时间的增加,其粘接强度逐步增大。

    (3)固化性能:水是控制iRoot BP水化速度和固化时间的关键因素,iRoot BP中的硅酸钙水解生成硅酸钙水合物凝胶和氢氧化钙,氢氧化钙与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀和水,而反应生成的水继续与钙硅酸盐反应生成硅酸钙水合物凝胶。

    iRoot BP的反应需要水的参与,所以湿润或有血液的环境不会影响材料的固化。根据说明书的介绍,iRoot BP与水接触12 h后完全固化,但相继有学者报道iRoot BP完全固化至少需要48 h。Charland等认为,其原因可能是实验测量的是材料表面的硬度,与材料内部性能有差异,且在体内环境中,牙本质小管内部的水分可促进材料固化。iRoot BP在固化过程中伴有体积膨胀,轻度膨胀可提高边缘适应性,过度膨胀则会增加根裂的风险,因此iRoot BP膨胀率的影响还需深入研究。

    (4)抗压强度:Caronna等在体外实验装置中,于材料冠方分别放置湿棉球或充填牙胶以模拟根尖内屏障术后的湿润及干燥环境,发现iRoot BP在湿润和干燥环境中固化10 d 后,抗压强度分别为58.92 和48.48 MPa,两者差异无统计学意义,提示iRoot BP可从根尖周组织吸收固化所需的水分,故而指出采用iRoot BP作为根尖内屏障可单次就诊完成。虽然干燥、湿润环境以及生物液体如胎牛血清等并不影响iRoot BP的硬度,但iRoot BP的抗压强度比MTA低。在酸性环境中,iRoot BP、iRoot BP Plus和MTA内部孔隙均增多,晶体结构减少,显微硬度减低,但MTA的显微硬度高于iRoot BP和iRoot BP Plus,提示MTA更适用于酸性环境。

    (5)封闭性能:Jeevani和王密等分别通过染料渗透法和葡萄糖氧化酶-蒽酮法显示iRoot BP作为髓室底穿孔修补材料时的封闭性优于MTA。但Leal和Nair等研究发现,作为根尖倒充填材料时,iRoot BP和iRoot BPPlus与MTA在粪肠球菌渗漏和葡萄糖渗透模型的封闭性能差异无统计学意义。充填材料内部高孔隙率常导致高渗透率,导致根尖周组织液渗透至根管系统引起治疗失败,De Souza等借助micro CT扫描iRoot BP Plus、Biodentine、Ceramicrete的内部孔隙率,发现三种材料间差异无统计学意义,说明iRoot BP Plus的封闭性能与Biodentine和Cereamicrete 相似。但Onay等采用液体传导方法、Hirschberg等通过粪肠球菌冠方渗漏实验测得iRoot BP的封闭性能不如MTA。关于iRoot BP或iRoot BP Plus封闭性能的实验结果差异可能与不同的实验方法有关,且Barthel等不认同染料渗透法检测渗透率的准确性,因为如亚甲基蓝等低分子染料,常常可渗透至蛋白质和细菌无法到达的部位。

    3.生物学性能:

    iRoot BP 和iRoot BP Plus初始pH值为12.4~12.8,在固化的过程中释放氢氧根离子并渗透至牙本质,使周围环境的pH值升高,从而对感染根管中常见的致病菌如粪肠球菌、白假丝酵母菌产生较强的抗菌性。另一方面,iRoot BP和iRoot BP Plus对牙髓及牙周组织无或低毒性,并可促进生物矿化、牙髓及牙周组织的再生。

    二、iRoot BP和iRoot BP Plus在牙髓治疗中的应用

    自1993年起,MTA在牙髓治疗中得到广泛的应用,但MTA有其局限性,如使用前需将粉剂与蒸馏水混合,难以确保材料的均质性,固化时间长,含三氧化二铋、铁、镁元素易使牙冠变色等。近年多项研究显示,iRoot BP和iRoot BPPlus与MTA相比具有更优越的临床性能,并在根尖倒充填、髓腔穿孔修补、活髓保存治疗等领域逐步推广使用。

    1.iRoot BP和iRoot BP Plus应用于根尖倒充填:

    根尖倒充填旨在使用充填材料长期严密封闭根管与周围组织的交通。前述Nair和Leal等的研究表明,iRoot BP和iRoot BPPlus的根尖封闭性能与MTA无差异。此外,Shokouhinejad等电镜观察iRoot BP、iRoot BP Plus和MTA与离体牙根管壁间缝隙的发生率及大小,发现在横剖面三者间差异无统计学意义,在纵剖面iRoot BP Plus比iRoot BP、MTA有更优越的边缘适应性,说明iRoot BP Plus更适用于根尖倒充填。Onay等应用液体传导模型研究了Er,Cr:YSGG激光照射根管和17%EDTA冲洗根管对MTA或iRoot BP倒充填后封闭效果的影响,发现两种根管消毒方法对倒充填封闭效果的影响差异无统计学意义,且EDTA冲洗后,MTA和iRoot BP均能渗透进入附近的牙本质小管,但Er,Cr:YSGG激光照射根管后,iRootBP比MTA的微渗漏值高,且扫描电镜可见iRoot BP与根管壁间存在缝隙,Onay等认为此缝隙产生的原因可能是iRootBP固化时间长,在未完全固化时一部分材料被冲刷流失。根尖倒充填材料需与牙周组织直接接触,因此其细胞相容性也备受关注。

    Jiang等采用MTT比色法等研究了iRoot BP 或iRoot BP Plus 对鼠成纤维细胞等细胞活性的影响,发现iRoot BP 或iRoot BP Plus 与MTA 的细胞相容性类似,均不抑制细胞生长或增殖。然而,Samyuktha等通过台盼蓝染色法分别对比了iRoot BP与MTA的浸提液对人成骨样细胞和人牙周膜细胞的细胞毒性,得出iRoot BP细胞毒性更高的结论;MTS直接溶解在培养液中,而MTT沉淀后需重新溶解再检测,MTS法与MTT法相比,减少了实验步骤,所以检测细胞活性的误差更小。De-Deus等在XTT试验中发现iRoot BP作用于人成骨细胞时细胞线粒体活性明显减少,但通过中性红和结晶紫染色法显示了iRoot BP不影响人成骨细胞膜完整性和细胞密度,得出iRoot BP的生物相容性与MTA相当的结论,此外De-Deus推测iRoot BP影响的是细胞代谢水平而非细胞膜完整性和细胞密度。iRoot BP和iRootBP Plus细胞毒性试验结果的不同,可能与研究者采用不同的细胞种类、材料固化时间、材料表面积/浸提液体积的比值、浸提时间和作用时间等因素有关。

    与体外研究结果类似,体内研究试验也显示了iRoot BP或iRoot BP Plus可应用于根尖倒充填。Khalil和Abunasef分别将MTA和iRoot BP植入威斯塔鼠皮下组织观察材料对组织的损伤程度,以单核细胞聚集、脓肿形成和坏死为评价指标,发现iRoot BP较MTA对组织的损伤更小。Chen和张海峰等在比格犬下颌前磨牙建立根尖周炎根尖手术模型,通过术后X线片的方法评估iRoot BP和MTA的治疗效果,发现iRoot BP具有与MTA相似的临床效果,但Chen等通过CBCT和micro CT的方法评估发现iRoot BP促进临床愈合能力更高,且通过组织切片可见iRoot BP组样本根尖切除表面形成更多的牙骨质样、牙周膜样及骨组织。

    Shinbori等报道了113例iRoot BP应用于根尖倒充填的根尖手术病例,通过临床检查和X 线片追踪术后至少1年的临床疗效,92.0%的病例根尖周病变已愈合或有效愈合。陈茜通过60例难治性根尖周炎病例比较了iRoot BP Plus、玻璃离子水门汀、复合树脂应用于根尖倒充填术后2年的临床疗效,发现iRoot BP Plus组手术成功率显著高于其他两组,并且病变根尖周组织炎性因子IL-1β的mRNA水平明显低于其他两组,说明iRoot BP Plus能有效促进难治性根尖周炎的愈合。

    2. iRoot BP和iRoot BP Plus应用于髓腔穿孔修补:

    与根尖倒充填类似,髓室底穿孔和根管侧穿修补时也需要修补材料的严密充填。前述Jeevani等的研究已显示iRoot BP应用于髓室底穿孔修补时封闭性能优于MTA。此外,Jiang等通过细胞活性分析证实iRoot BP或iRoot BP Plus的组织相容性良好和细胞毒性低,可应用于髓室底穿孔和根管侧穿修补。因iRoot BP和iRoot BP Plus临床使用时间较短,目前暂无其应用于髓室底穿孔和根管侧穿修补的临床研究报道,其临床疗效还需进一步观察。

    3. iRoot BP和iRoot BP Plus应用于直接盖髓术和活髓切断术:

    直接盖髓术和活髓切断术是保存活髓的主要方法,在暴露的牙髓创面覆盖能使牙髓组织恢复的制剂,目前最常用的盖髓剂有氢氧化钙和MTA。氢氧化钙盖髓操作复杂,疗程长,治疗成功率低。MTA含三氧化二铋作为阻射剂,这可能增加MTA细胞毒性,抑制细胞增殖。iRoot BP和iRoot BPPlus以氧化钽、氧化锆代替三氧化二铋,且操作方便,是保存活髓的新型材料。Machado和Öncel Torun等报道iRootBP对小鼠牙髓干细胞增殖分化的影响与MTA类似,均对人牙髓细胞的增殖无抑制作用。

    Zhang和Öncel Torun等发现iRoot BP Plus 比MTA 更能上调碱性磷酸酶的活性,且Torun还发现iRoot BP Plus促进与牙本质向分化相关因子的表达,包括骨钙素、牙本质涎磷蛋白、牙本质基质蛋白1、骨形成蛋白、骨粘连蛋白、骨唾液蛋白、骨桥蛋白和Ⅰ型胶原蛋白,因而具有更高的生物矿化和诱导成牙本质分化的能力。Azimi等通过随机对照试验评价24例健康人前磨牙活髓切断的病例,其中12例使用iRoot BP作为盖髓剂,余12例使用MTA,术后6周影像学及组织学检查发现两组样本在盖髓处均有牙体硬组织及钙桥形成,其中iRoot BP组中5例术后出现持续时间不超过1 ~ 2 s的一过性冷刺激敏感症状。Liu等研究iRoot BP Plus应用于小鼠直接盖髓和活髓切断的效果,发现接触iRoot BP Plus的小鼠牙髓与iRoot BP Plus间形成含有均匀牙本质小管样结构的修复性牙本质桥,且有极性的成牙本质样细胞沿此带状结构分布,局部无或较少炎症反应。

    Zhu等报道iRoot BP Plus浸提液可促进人牙髓细胞的黏附、迁移和附着,另外在小鼠盖髓术的体内模型中,通过组织切片和micro CT进一步观察到在牙髓与iRoot BP Plus间形成比MTA组更厚的修复性牙本质,此牙本质的厚度可达(0.164±0.015)mm。Zhang等探讨iRoot BP Plus在FGFR介导的牙髓细胞迁移和牙髓修复的信号通路中的作用,DAPI荧光染色显示iRoot BP Plus促进粘着斑和纤维束形成,上调粘着斑分子的表达,包括p-粘着斑激酶、p-桩蛋白和粘着斑蛋白,证实iRoot BP Plus参与DPC迁移和牙髓修复相关信号通路FGFR、ERK、JNK、Akt的活化;小鼠牙髓修复的体内模型中,牙髓损伤部位附近可见均质牙本质桥的形成以及p-粘着斑激酶、p-FGFR、p-ERK1/2、p-Akt的表达,与体外研究的结果一致。Shi等在比格犬尖牙直接盖髓的实验中发现iRoot BPPlus与MTA均能诱导牙髓暴露界面形成钙桥,有效修复暴露的牙髓,与MTA不同的是iRoot BP Plus未见牙冠变色的现象。

    综上所述,iRoot BP和iRoot BP Plus是材料科学与生命科学相互渗透和发展的产物。国内外多项研究证实iRoot BP和iRoot BP Plus在理化性能和生物活性等方面的优越性,预示其在根尖倒充填、髓腔修补、活髓保存等领域的广阔应用前景。由于iRoot BP和iRoot BP Plus的临床应用时间不长,其临床效果仍有待大样本病例及长时间追踪来进行客观评价。

编辑: 陆美凤

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