硅对人恒前磨牙早期釉质龋再矿化影响的扫描电镜观察

刘振华 王 铎 贺长历

早期龋的发生是牙釉质脱矿与再矿化交替进行的动态过程，使龋脱矿向再矿化过程转变，是治疗早期龋的关键。有研究[1,2]发现硅是一种强的矿化诱导剂，是比氟、钙、磷还要强的矿化诱导剂,是一类很有潜力的防龋元素，但相关资料很少。本试验采用酸蚀凝胶系统和微量元素矿化系统，制备早期人工釉质龋体外模型，模拟人牙釉质早期龋病的发生，观察硅对脱矿釉质再矿化的影响，以初步探索硅在早期釉质龋治疗中的作用，为早期龋病的防治提供借鉴和参考。

1.材料和方法

1.1 标本的选择与制备 选择因正畸减数拔除的恒双尖牙(确认患者未局部用氟、使用含氟漱口水或含氟牙膏)，用刮匙仔细去除牙根面软组织，低速软橡皮杯蘸取氧化铝抛光粉磨光牙面，以去除釉质表面菌斑和色素。体视显微镜(×10)下筛选无裂痕、缺隙、斑块、龋损及充填物的牙齿，用去离子水充分冲洗后，置于0.05%麝香草酚去离子水中4℃保存备用。

用高速手机在冷水喷雾情况下分离牙齿冠、根，再用轮状切盘沿牙齿长轴方向将牙冠分为颊、舌两部分，保留颊侧部分备用。去除牙髓，冲洗干净，再用去离子水超声洗涤3次，每次5分钟，干燥后用嵌体蜡充填髓腔。

将以上制备的釉质块标本在牙颊面中1/3处，用氧化铝打磨粉磨出3mm×4mm的小平面，取9个釉质块作为实验用标本。

人工龋体外模型的制备：将9个标本置于制备的0.1mol/L乳酸龋胶[3]中，37℃恒温脱矿1周。

1.2 矿化液配制及实验分组 基础再矿化液的配制：在去离子水中分别加入166.485mg CaCl2、322.326mg Na2HPO4·12H2O、4.766g HEPES和8.766g NaCl缓慢震荡摇匀，用去离子水定容至1000ml， 配 成 含 20mM HEPES、 1.5mM Ca2+、0.9mM 磷酸盐及150mM NaCl的基础再矿化液，并加入适量麝香草酚以防止真菌生长。用5MNaOH调节pH值至7.0，置于4℃冰箱中保存备用。

1ppm Si再矿化溶液的配制：称取Na2SiO3.9H2O 10.15mg置于基础矿化液中震荡、摇匀，用基础矿化液定容至1000ml。

将6个脱矿釉质块标本，用去离子水充分冲洗1分钟，随机分为2组，每组3个。

再矿化对照组：加基础再矿化液。

再矿化硅组：加1ppm Si再矿化液。

1.3 标本处理 将6个釉质块标本分别置于上述2组再矿化液中，37℃孵箱孵育2周，5天更换一次再矿化液。

1.4 SEM观察 脱矿后和再矿化后两组各取3个釉质块标本，用2.5%戊二醛(pH7.3)固定，梯度酒精脱水，真空干燥，粘台，离子溅射喷金，用SEM在25KV、倾斜0-30°下观察开窗区表面的形态学及组织学变化并拍照。

2.结果

脱矿后的釉质表面呈蜂巢状结构，釉柱核心被溶解，呈现蜂巢状凹陷，凹陷四周的壁为釉柱周边质(图1)。

两组经两周再矿化处理，均可见再矿化修复，表面有矿物质沉积。

再矿化硅组：大部分釉质表面隐约可见蜂巢状结构的轮廓，大部分蜂巢状凹陷被填平，部分呈现较光滑形态(图2)。有少部分釉质表面蜂巢状底部见微球状颗粒，边缘沉积物连接成片(图3)。

再矿化对照组：大部分釉质表面可见蜂巢状结构但不清晰，凹陷底部有大量微球状颗粒沉积，凹陷变浅，有较大球状物散布，周边连接成片(4)。

3.讨论

龋病是一个复杂的连续动力学过程。再矿化理论认为：在此过程的早期，如果宿主再矿化作用大于脱矿作用，则可防止龋病的发生发展。矿化液可通过改变釉质脱矿-再矿化之间的平衡，阻止脱矿，促进再矿化。这些矿物质来源于病变中已溶解的矿物质，唾液，也可来自人工配制钙、磷、氟化物的矿化液。

191 2 年Head就发现唾液对脱矿釉质的有再矿化作用，它既能防龋也能使早期龋再矿化。60年代，Koulourides等使用含氟、钙、磷的溶液处理人工龋的牙齿，能使牙齿硬度升高，并将这种溶液称为钙化液。70年代以来,Featherston和Feagin把这类溶液称为再矿化液(remineralization solution RS)[4]。

再矿化材料可广泛应用于浅龋防治，且作为一种无痛疗法而受到广泛关注。当前再矿化研究的目标是找到有临床指导意义的再矿化材料，在对人体无害甚至有利的情况下防治龋病[5]。氟化物已被证实是有效的防龋物质，其抗龋作用主要表现在对牙齿、唾液界面上发生的脱矿和再矿化的影响[6]。但氟化物有一定的局限性，过量的氟会引起急性氟中毒或慢性氟中毒，对于人体的骨质以及牙体本身有不利的影响甚至导致氟骨症和氟牙症的形成[7]。

近年来微量元素在龋病以及根面龋预防中的应用日趋受到人们的关注[8,9]，并已开始了对这类元素防龋机制的研究，可望寻找具有更好防龋功效的微量元素，为龋病的预防提供新方法和途径奠定基础。有研究提示硅可能是一类具有防龋功能的微量元素，但相关资料很少。

硅是地球上丰度最大的元素之一，主要以化合物的形式,作为仅次于氧的最丰富的元素存在于地壳中，约占地表岩石的四分之一，是人体必需的14种微量元素之一。它广泛存在于食物、饮料、硬水中，饮食摄入、含硅药物及含硅医用生物材料以及牙膏的使用是较为常见的接触方式。人体对硅的吸收率仅为1%，吸收入血的硅随着血液循环分布到全身组织。硅可通过尿液排出体外，同时脱落的皮肤细胞、毛发、指甲也是较为重要的排出途径。

硅及其化合物在医学上的应用甚广，同时硅在骨的形成中至关重要，动物实验[10]发现在骨的钙化前沿有大量的硅存在，在骨化过程中，硅与钙的含量呈正相关。缺硅可使动物生长迟缓、骨骼异常、畸形、牙齿及釉质发育不良[11]。

Saito等学者[1]通过利用不同的离子对脱矿的牛牙本质进行再矿化，发现硅在5μM时能显著降低矿化诱导时间，是比氟、钙、磷还要强的矿化诱导剂。而且硅与氟对牙本质的再矿化可能还有协同作用[2]。

但硅对脱矿釉质的再矿化影响以及不同浓度的硅是否有不同影响，未见相关资料报道。为方便配制，本实验初步观察了1ppm硅对釉质再矿化的影响。

本实验借助扫描电镜观察了1ppm硅对脱矿釉质再矿化后表面的形态学改变，结果发现脱矿釉质表面呈现典型早期釉质龋表现，即釉质表面釉柱中心溶解，呈现蜂窝状结构。而再矿化后的釉质表面有不同程度矿物质沉积，填补了釉柱中心的脱矿病损及釉质表面局限性小凹陷，蜂窝状凹陷均变浅，不同程度的修复了脱矿釉质在超微结构上的缺损。这从形态学上证实了矿化液能够促进脱矿釉质的再矿化进程，同时用含硅处理的脱矿釉质表面的脱矿孔隙被沉积物充满，仅见轻度脱矿凹陷痕迹，部分区域呈现光滑形态，沉积的矿化颗粒多，说明硅能促进釉质再矿化，而且在相同时间内Si组较对照组再矿化的速度快。这可能证实了硅作为矿物质沉积核心的稳定性异源基质，能使初始晶核稳定的成长为钙磷的晶体核心，从而加快形成矿化沉积所需要的稳定晶核，加速周围饱和溶液再沉积的观点[12]。

硅对牙釉质及牙本质[1]有促进再矿化作用这一事实提示：(1)硅对早期龋有一定的治疗作用，而且硅的毒副作用较小；(2)龋病成洞时，牙科充填材料中加入适量的硅，可以促进再矿化，隔绝材料对牙髓的刺激；深龋治疗时对无菌的软化牙本质进行再矿化，可以恢复其原有的功能[13]。

本实验从形态学角度证明了1ppm的硅能够促进脱矿釉质再矿化，对于硅对釉质再矿化作用影响、机制、再矿化沉积物的成分、促进再矿化的最佳浓度、与氟是否存在协同作用、对菌斑的作用以及在体内的防龋应用等尚需进一步地深入研究。

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