脫敏劑和激光脫敏對(duì)牙本質(zhì)表面形態(tài)、硬度和成分的影響

朱亞平，王成坤，吳慶翠，李怡然，馬 昂，秦嬌嬌，焦 珊，王 靜

(吉林大學(xué)口腔醫(yī)院牙體牙髓科， 吉林 長(zhǎng)春 130021)

牙本質(zhì)敏感癥是指由于外界的冷、熱、化學(xué)和滲透性刺激作用于牙齒上暴露的牙本質(zhì)而出現(xiàn)的一種特殊的疼痛或不適的癥狀[1]。根據(jù)流行病學(xué)調(diào)查，牙本質(zhì)敏感癥的患病率高達(dá)25.5%[2]。但是關(guān)于牙本質(zhì)敏感癥的確切病因及有效治療方法尚不清楚，最常用的治療方法是阻斷暴露的牙本質(zhì)小管，降低感覺(jué)神經(jīng)的興奮性[3]。目前臨床上應(yīng)用較多的為生物活性玻璃脫敏劑和激光脫敏，激光脫敏主要包括摻鉺釔鋁石榴石(erbium-doped∶yttrium-aluminium-garnet, Er∶YAG)激光和摻釹釔鋁石榴石(neodymium-doped∶yttrium aluminium garnet，Nd∶YAG)激光。奧敏清是一種新型生物活性玻璃脫敏劑。有文獻(xiàn)[4]報(bào)道：一些脫敏劑會(huì)改變?nèi)搜辣举|(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，同樣激光系統(tǒng)應(yīng)用于硬組織時(shí)產(chǎn)生的熱量也可能會(huì)改變牙本質(zhì)組織的結(jié)構(gòu)和組成。但目前的研究?jī)H限于各類脫敏劑或激光對(duì)牙本質(zhì)表面的影響。本研究首次將奧敏清脫敏劑與Er∶YAG激光和Nd∶YAG激光進(jìn)行比較研究，以期為其臨床用于牙本質(zhì)敏感癥的治療提供新的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器 奧敏清牙齒脫敏劑(北京大清生物技術(shù)有限公司)，氯胺T(天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所)，人工唾液(長(zhǎng)春市鑫盛源商貿(mào)有限公司 )。STX-202A型金剛石線切割機(jī)(沈陽(yáng)科晶自動(dòng)化設(shè)備有限公司)，F(xiàn)idelis雙波長(zhǎng)激光治療儀(德國(guó)Fotona公司)，HV-1000型普及型手動(dòng)轉(zhuǎn)塔顯微硬度計(jì)(上海距晶精密儀器制造有限公司)，XL-30 ESEM FEG掃描電子顯微鏡(SEM)(美國(guó)FEI公司)；OXFORD INCA X射線能譜儀(EDS) (英國(guó)牛津儀器公司)， KQ3200DB型數(shù)控超聲波清洗器(江蘇省昆山市超聲儀器有限公司)。

1.2 離體牙收集及牙本質(zhì)敏感癥模型制備 收集吉林大學(xué)口腔醫(yī)院口腔頜面外科18～20歲志愿者因阻生而拔除的新鮮第三磨牙32顆，牙體均完好無(wú)缺損、無(wú)齲壞、無(wú)隱裂，用刮治器去除根面軟組織及牙石后儲(chǔ)存于1%氯胺T溶液中，于4℃環(huán)境下保存至使用。

將選用的32顆第三恒磨牙用硅橡膠包埋成立方體形狀并固定，金剛石線切割機(jī)垂直于牙長(zhǎng)軸方向切割，獲得厚度約2 mm的牙本質(zhì)片。實(shí)驗(yàn)面為遠(yuǎn)髓端，指甲油標(biāo)記非實(shí)驗(yàn)面，實(shí)驗(yàn)面用600目的碳化硅砂紙濕打磨30 s，沖洗至表面光滑，去離子水超聲蕩洗10 min，17% EDTA處理5 min，蒸餾水沖洗60 s，保存于4℃的人工唾液中備用。 所有樣本隨機(jī)分為4組(每組8個(gè)樣本)：空白對(duì)照組, 不進(jìn)行任何處理；奧敏清組，用毛刷將奧敏清脫敏劑輕輕涂抹于樣本實(shí)驗(yàn)面，保持2 min，用無(wú)壓力水流沖洗去除； Er∶YAG激光組，采用R02手具，0.2 W、每脈沖能量80 mJ 、無(wú)水無(wú)氣、3 Hz、短脈沖300 μs模式距離樣本表面6 mm勻速移動(dòng)光纖； Nd∶YAG激光組，激光應(yīng)用前于樣本表面涂布墨水，采用R21手具，1 W、無(wú)水無(wú)氣、10 Hz、短脈沖180 μs模式，距樣本2 mm勻速移動(dòng)光纖。然后將處理后的樣本從中心縱向劈開(kāi)，所得的一半用于硬度檢測(cè)，另一半用于鈣(Ca)和磷(P)含量檢測(cè)，分別采用顯微硬度計(jì)測(cè)量各組牙本質(zhì)表面硬度值，采用SEM觀察其表面形態(tài)表現(xiàn)，采用EDS分析牙本質(zhì)表面Ca和P含量變化。

1.3 牙本質(zhì)樣本表面顯微硬度(surface microhardness,SMH)值檢測(cè) 將顯微硬度計(jì)接通電源，調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)：試驗(yàn)力1.96 N(200 gf)，加載時(shí)間15 s，檢測(cè)單位0.25 μm/格。將待檢樣本分別放在測(cè)試臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)升降旋輪使測(cè)試臺(tái)上升，當(dāng)試件離物鏡下端約1 mm時(shí)目鏡下觀察，在目鏡的視野內(nèi)出現(xiàn)明亮光斑，此時(shí)應(yīng)緩慢微量上升測(cè)試臺(tái)，直至目鏡中觀察到試樣表面清晰成像，將側(cè)方的壓頭旋轉(zhuǎn)至測(cè)試儀的正前方，按“啟動(dòng)鍵”，此時(shí)自動(dòng)加載試驗(yàn)力，待15 s倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，加載試驗(yàn)力結(jié)束，再將物鏡旋轉(zhuǎn)至正前方，通過(guò)目鏡觀察菱形壓痕并調(diào)節(jié)至視野中心，利用測(cè)量?jī)x測(cè)量該菱形的對(duì)角線長(zhǎng)度(d1、d2)，采用公式計(jì)算可得到各個(gè)樣本維氏(Vicker’s)微硬度值(HV)。HV(kgf·mm-2)=F/S=2Fsin(θ/2)d2, F為試驗(yàn)力(kgf)，S為壓痕錐形表面積(mm2)，d為壓痕對(duì)角線平均長(zhǎng)度(mm)，θ為壓頭兩相對(duì)面夾角(136°)。為減小人為誤差，對(duì)每個(gè)樣本垂直加壓測(cè)量5個(gè)點(diǎn)，記錄平均HV值作為該樣本的SMH值。

1.4 牙本質(zhì)樣本表面形態(tài)觀察和Ca及P含量測(cè)定 將所有待檢樣本自然干燥48 h， 噴金， 導(dǎo)電膠粘固， SEM觀察牙本質(zhì)表面形態(tài)表現(xiàn)。在每個(gè)樣本表面隨機(jī)選取2個(gè)邊長(zhǎng)1 mm的區(qū)域，采用EDS進(jìn)行X射線能譜分析，記錄該區(qū)所含的多種組成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分析并計(jì)算Ca和P含量及Ca/P比值。

2 結(jié) 果

2.1 各組樣本牙本質(zhì)SMH值 各組樣本牙本質(zhì)SMH值見(jiàn)表1。各組樣本牙本質(zhì)SMH值比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 各組樣本牙本質(zhì)SMH值Tab.1 SMH values of dentin samples in various groups

2.2 各組樣本牙本質(zhì)表面的微觀結(jié)構(gòu) 采用SEM觀察樣本所選擇的典型區(qū)域的表面形態(tài)表現(xiàn)：空白對(duì)照組牙本質(zhì)表面無(wú)涂片層，小管較寬，表面光滑清潔；奧敏清組樣本表面牙本質(zhì)小管部分封閉，小管內(nèi)可見(jiàn)阻塞物；Er∶YAG組樣本牙本質(zhì)小管很少或未開(kāi)放，大部分為部分或完全封閉的小管，表面可見(jiàn)熔融狀改變；Nd∶YAG組樣本表面牙本質(zhì)小管部分或完全封閉，開(kāi)放小管極少，表面呈熔融狀。見(jiàn)圖1。

A：Blank control group；B: Aominqing group; C: Er∶YAG laser group；D: Nd∶YAG laser group.圖1 各組樣本牙本質(zhì)表面形態(tài)表現(xiàn)(SEM,×2 000)Fig.1 Morhpology of deatin surface of samples in various groups(SEM,×2 000)

2.3 各組樣本牙本質(zhì)表面Ca和P含量及Ca/P比值 各組樣本牙本質(zhì)表面Ca和P含量比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，各組間Ca/P比值比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與空白對(duì)照組和奧敏清組比較，Er∶YAG組和Nd∶YAG組樣本牙本質(zhì)表面Ca和P含量明顯升高(P<0.05)；與空白對(duì)照組比較，奧敏清組樣本牙本質(zhì)表面Ca和P含量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；與Nd∶YAG組比較，Er∶YAG組樣本牙本質(zhì)表面Ca和P含量差異也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

表2 各組樣本牙本質(zhì)表面Ca和P含量及Ca/P比值Tab.2 Contents of Ca and P on dentin surface of samples and Ca / P ratios in various groups

*P<0.05 compared with blank control group；△P<0.05 compared with Aominqing group.

3 討 論

近年來(lái)，由于醫(yī)學(xué)研究的進(jìn)步，激光用于脫敏治療逐步成為臨床應(yīng)用和研究的熱點(diǎn)。 目前在口腔領(lǐng)域應(yīng)用的激光種類較多[5],應(yīng)用最廣泛的為Er∶YAG激光和Nd∶YAG激光，其操作簡(jiǎn)單，具有很好的安全性和有效性，無(wú)明顯刺激性，特別是在低功率使用時(shí)不會(huì)產(chǎn)生明顯的不良反應(yīng)，這些特點(diǎn)可能使其成為一種有效治療牙本質(zhì)敏感癥的手段。Er∶YAG是美國(guó)食品藥物管理局(FDA)1977年準(zhǔn)許用以臨床診療的牙體硬組織激光，波長(zhǎng)為2.94 μm。當(dāng)Er∶YAG激光照射牙體組織時(shí)，水和羥基磷灰石能大量的接收激光的能量，導(dǎo)致微爆炸和組織消融[6]。Nd∶YAG激光波長(zhǎng)為1.06 μm，對(duì)水和羥磷灰石的吸收率要遠(yuǎn)低于Er∶YAG激光[7]，因此當(dāng)Nd∶YAG激光應(yīng)用于牙本質(zhì)敏感的治療時(shí)，需在敏感面涂抹黑色墨水，以提高激光束的吸收率[8]。激光治療牙本質(zhì)敏感的有效性也取決于波長(zhǎng)和參數(shù)設(shè)置，因此在本研究中是根據(jù)Fotona激光廠家所推薦的參數(shù)進(jìn)行的。

大部分傳統(tǒng)脫敏劑應(yīng)用于敏感癥的牙齒時(shí)，僅沉積于牙本質(zhì)表面，小管內(nèi)的閉塞程度僅在表面以下幾微米，由于人類口腔的動(dòng)態(tài)性，以及咀嚼、刷牙和唾液流動(dòng)的局部作用，長(zhǎng)期效果通常較差[9]。因此，治療牙本質(zhì)敏感癥需要一種能與牙本質(zhì)表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料，其緊密地與暴露的牙本質(zhì)相結(jié)合，并明顯降低重新打開(kāi)牙本質(zhì)小管的可能性[10]。奧敏清是一種具有高度生物相容性的新型材料，在唾液環(huán)境下可與牙本質(zhì)表面發(fā)生迅速、持續(xù)的反應(yīng)，釋放Ca和P活性成分，對(duì)牙齒進(jìn)行再礦化[11]。由于效果持久、反應(yīng)迅速，具有較高的臨床價(jià)值,值得研究和推廣，因此本實(shí)驗(yàn)選擇了奧敏清脫敏劑作為研究對(duì)象。

本研究中，SEM觀察到上述2種激光處理的樣本表面呈熔融狀改變，是由于其光熱效應(yīng)使牙本質(zhì)表面的無(wú)機(jī)物熔融，或有機(jī)物變性凝固，縮窄或完全封閉牙本質(zhì)小管[12]。奧敏清組可觀察到樣本表面牙本質(zhì)小管部分封閉，小管內(nèi)可見(jiàn)阻塞物，其原理是在唾液環(huán)境下與牙本質(zhì)表面發(fā)生迅速、持續(xù)的反應(yīng)，釋放Ca和P活性成分，對(duì)牙齒進(jìn)行再礦化。由于本研究為體外實(shí)驗(yàn)，不能最大限度地模擬臨床，因此存在一定的局限性。

牙本質(zhì)的SMH是牙本質(zhì)的重要物理性能之一。SMH定義為局部變形抗力，其基礎(chǔ)是荷載消除后仍存在的永久表面變形，是用來(lái)評(píng)價(jià)牙齒硬組織表面礦物質(zhì)密度變化的一種方法[13]。因Vicker’s微硬度可測(cè)定從極軟到極硬各種金屬材料的硬度，可比性高，能測(cè)較薄工件，測(cè)量精確可靠，在科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用，因此本實(shí)驗(yàn)采用Vicker’s微硬度來(lái)評(píng)估奧敏清脫敏劑、Er∶YAG激光和Nd∶YAG激光治療后牙本質(zhì)SMH值的變化。本研究結(jié)果表明：各組樣本間牙本質(zhì)SMH值比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)于奧敏清組，是由于牙本質(zhì)表面形成了礦化層且該礦化層較薄，不足以引起其硬度值的改變；Er∶YAG和Nd∶YAG激光組可能是由于所用激光功率較小，未能改變牙本質(zhì)表面的機(jī)械性能。HAJIZADEH等[14]研究發(fā)現(xiàn)：Er∶YAG激光照射后牙本質(zhì)SMH值無(wú)明顯提高。研究[15]顯示：Nd∶YAG激光照射后牙本質(zhì)硬度會(huì)增加，這是由于激光提供有效的消融率，導(dǎo)致組織成分的去除，改變了其形態(tài)和機(jī)械性能，硬組織中的微熔融和再結(jié)晶與表面相對(duì)較高的礦物質(zhì)含量有關(guān)。由于本研究樣本量相對(duì)較少， SMH測(cè)定結(jié)果僅有一定的參考價(jià)值，因此在以后的研究中需要增加樣本量加以驗(yàn)證。

在本研究中，樣本表面除了SMH值變化之外，牙本質(zhì)組織的組成成分也會(huì)發(fā)生變化。牙本質(zhì)是一種復(fù)雜的礦化組織，由約70%的礦物質(zhì)、20%的有機(jī)基質(zhì)和10%的水組成。羥基磷灰石晶體中的Ca和P元素是牙齒硬組織的主要無(wú)機(jī)成分，激光及一些脫敏劑的應(yīng)用可能會(huì)引起牙本質(zhì)的一些形態(tài)和化學(xué)變化，改變牙本質(zhì)表面的Ca/P比值[16]。奧敏清脫敏劑在唾液環(huán)境下可與牙本質(zhì)表面發(fā)生迅速、持續(xù)的反應(yīng)，釋放Ca和P活性成分，對(duì)牙齒進(jìn)行再礦化，Ca和P所產(chǎn)生的沉積，在牙本質(zhì)之上和之內(nèi)形成穩(wěn)定的結(jié)晶狀羥基磷灰石層，封閉牙本質(zhì)小管，消除敏感癥狀。本研究通過(guò)EDS分析顯示：奧敏清處理后的樣本表面Ca和P含量及Ca/P比值與空白對(duì)照組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,可能與在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未能完全模擬口腔內(nèi)的環(huán)境以及操作方式有關(guān)。Er∶YAG或Nd∶YAG激光處理后牙本質(zhì)表面Ca和P元素含量明顯高于空白對(duì)照組和奧敏清組，但各組間Ca/P比值比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。該效應(yīng)可能是由于激光照射過(guò)程中有機(jī)成分的蒸發(fā)，導(dǎo)致淺表Ca和P元素含量同時(shí)增加[17]。CONTRERAS-ARRIAGA等研究[18]表明：在較低能量密度下Er∶YAG激光照射牙本質(zhì)后Ca和P元素的含量及Ca/P比值無(wú)明顯變化。同樣，最近的一項(xiàng)研究[4]顯示：使用Er∶YAG、Nd∶YAG和KTP激光照射牙本質(zhì)表面不會(huì)改變Ca、鉀(K)、鎂(Mg)、鈉(Na)和P濃度，也不會(huì)改變牙本質(zhì)表面的Ca/P比值。但TOP?UOGLU 等[19]研究發(fā)現(xiàn)：Er∶YAG或Nd∶YAG激光照射后牙本質(zhì)中Ca、P、Mg和K等元素含量升高，Ca/P比值不受影響。研究[20-21]顯示：Er∶YAG激光作用于牙本質(zhì)后表面后化學(xué)成分發(fā)生了變化， Ca、P質(zhì)量百分比明顯增加。上述研究結(jié)果之間的差異可能是由于激光系統(tǒng)類型或礦物含量的檢測(cè)方法不同而造成的。關(guān)于激光如何影響元素含量變化的原理目前仍存在爭(zhēng)議。

綜上所述，奧敏清脫敏劑和激光的應(yīng)用并未明顯改變牙本質(zhì)表面硬度和Ca/P比值，但Er∶YAG和Nd∶YAG激光可增加牙本質(zhì)表面Ca和P元素含量，進(jìn)而引起牙本質(zhì)的一些形態(tài)和化學(xué)變化，改變牙本質(zhì)表面的結(jié)構(gòu)和組成。