用新型制备的硅酸三钙糊剂对早期牙釉质病变进行再矿化

科学报告|(2022) 12:9926| https://doi.org/10.1038/s41598-022-13608-01 打开早期牙釉质再矿化新制备的硅酸三钙糊剂损伤卡里姆 Hamdi1，Hamdi H. Hamama2, Amira Motawea3, Amr Fawzy4 & Salah Hasab Mahmoud2评估制备的硅酸三钙 (TCS) 糊剂与氟化二胺银-碘化钾 (SDF-KI) 和酪蛋白磷酸肽-无定形磷酸钙 (CPP-ACP) 相比对人工牙釉质损伤的再矿化潜力。为研究收集了 30 颗永久性健全臼齿。清洁、切根、涂耐酸指甲油后，留下4×4mm的颊窗，对牙齿进行脱矿处理。牙齿分为三个治疗组（n = 10）。在每组中，牙齿被颊舌切开以获得两半（30个自我控制和30个实验半）。对自控半部分进行横截面显微硬度 (CSMH)、距离外釉质表面 50、100 和 150 μm 的能量色散 X 射线光谱分析，以及浅表釉质表面的微观形态分析。在再矿化 30 天后，对实验的一半进行相同的测试。三因素方差分析（ANOVA）结果显示，三组不同水平的治疗后CSMH无显着差异（p> 0.05）。同时，三因素方差分析结果显示，三组不同水平的治疗后钙/磷比存在显着差异。 (p < 0.05)。本研究中使用的硅酸三钙糊剂显示出潜在的牙釉质下表面损伤再矿化。牙釉质脱矿的第一个临床症状是白斑病变 (WSL)。脱矿质过程被限制在表面釉质层内，导致显着的孔隙率。根据国际龋齿检测和评估系统 (ICDAS)，WSL 可分为 1 级和 2 级。ICDAS 评分 1 的特点是在相对长时间的空气表面干燥后出现 WSL。在 ICDAS 评分 2 中，WSLs 在干湿条件下都很明显1.在这两个分数中，牙釉质的结构完整性得到保持和完整，没有局部损坏。如果不治疗这些病变，它们可能会发展为矿物质的持续流失并分解直至形成空洞2.当前的龋病学研究集中于应用一些再矿化剂的有效性，这些再矿化剂在这些病变周围的口腔环境中维持离子过饱和。这可能会增强钙和磷酸盐离子以填充形成的小孢子并阻止进一步的矿物质流失3.在过去的几十年里，氟化物被认为是最流行的再矿化剂。氟化物可以抑制菌斑生物膜并增强生物膜内钙和磷酸盐离子的沉淀4.几项实验室研究假设氟离子可以取代羟基磷灰石 (HAp) 中的 -OH 基团，从而形成氟磷灰石，该氟磷灰石具有优异的抗酸性5.早期牙釉质龋损的医学治疗包括使用氟化物基再矿化剂，例如氟化钠和氟化亚锡6.最近，二胺氟化银（SDF）在这些早期牙釉质病变的预防和治疗中获得了广泛的认可。6. 2014 年，美国食品和药物管理局批准 SDF 作为成人和儿童的龋齿停止疗法6. SDF 的载流拦截能力已显示出优于其他氟化物产品，如氟化钠和氟化亚锡7.除了在预防和抑制龋齿方面的优越作用外，一些实验室研究还评估了它的再矿化能力9.如今，非氟化物（生物可利用的磷酸钙）再矿化剂被认为是治疗早期牙釉质龋损的金标准药物。此类生物活性再矿化剂包括无定形磷酸钙 (ACP)、酪蛋白磷酸肽 (CPP-ACP) 和磷酸三钙11.1埃及 Zagazig 大学牙科学院手术系。 2曼苏拉大学牙科学院牙科手术部，埃及曼苏拉市 Algomhoria St，35516。 3 埃及曼苏拉曼苏拉大学药学院药剂学系。 4UWA 牙科学院，西澳大利亚大学，珀斯，澳大利亚。电邮：hamdy@connect.hku.hk 科学报告|(2022) 12:9926 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-13608-02材料作品生产丽娃之星•银胶囊：含氟化银•绿色胶囊：含KISDI Ltd., 贝斯沃特, VIC 3153 澳大利亚牙膏CPP-ACPGC 欧洲 N.VTCS膏•5% (w/v) TCS•2.5% (w/v) 明胶•2.5% (w/v) 羧甲基纤维素 (CMC)•2% (w/v) 丙二醇•0.1% (w/v) 对羟基苯甲酸甲酯•蒸馏水在曼苏拉大学药学院药剂学系准备表格1。研究中使用的材料。CPP-ACP 是从牛奶中提取的磷酸化酪蛋白。其再矿化能力归因于磷酸化酪蛋白的化学作用以及钙和磷酸根离子的存在12.在低 pH 条件下，ACP 与 CPP 分离，这通常会增加唾液中 Ca 的饱和度2+ 和 PO43− 离子。在这种分离之后，CPP 可以稳定口腔生物膜中的 ACP，提供过饱和的无定形状态以维持碱性 pH 值并增强再矿化过程13.硅酸钙基材料（β-CaSiO3、β-Ca2SiO4 和 Ca3SiO4）在硬组织再生中起重要作用。它显示出良好的生物活性、生物相容性和诱导骨样食欲形成的能力。大多数关于这些材料的文献都强调了它们在修复和牙髓领域的修复作用。目前的科学文献几乎没有证据表明在早期牙釉质病变的医疗管理中使用这些材料。当硅酸三钙 (TCS; Ca3SiO4) 与唾液接触时，它会溶解并在牙釉质表面沉积硅醇基 (Si-O)15.该官能团可以与 Ca+ 离子和诱导HAp沉淀。此外，唾液磷酸基团（PO3−) 可以吸引 Ca2+离子通过硅烷醇基团，4形成富含磷酸钙 (Ca-P) 的层，在牙釉质再矿化中起重要作用15.其他体外研究强调了 TCS 与氟化物组合对脱矿质牙釉质的再矿化作用16. TCS在文献中以浆液形式使用15.考虑到有限的证据表明使用 TCS 可对早期牙釉质病变进行再矿化，本研究旨在评估 TCS 的再矿化能力。 TCS 是在实验室以一种新的糊状配方制备的，这与之前研究中采用的浆状配方不同。经检验的无效假设是，制备的 TCS、CPP-ACP 和 SDF-碘化钾 (SDF-KI) 在 50、100 和 150 μm 下表面牙釉质损伤的再矿化中没有显着差异。方法根据制造商的建议，研究中使用的材料列于表 1。为研究收集了 30 颗永久性无龋人类臼齿。磨牙取自曼苏拉大学牙科学院口腔颌面外科。牙齿收集和储存的方案得到了曼苏拉大学牙科学院伦理委员会的批准（批准号 M03060819）。自愿捐赠“废弃”拔牙的患者提供知情同意，以收集牙齿用于实验研究。用去离子水冲洗收集的牙齿并用牙周刮匙清洁以去除任何软组织碎片。将牙齿储存在 0.1% 麝香草酚溶液中并在 4°C 下冷藏直至使用。使用 LED 灯和放大镜 × 3.5（Amtech，America）目测检查牙齿，以检测是否存在任何牙釉质表面缺陷或微裂纹。具有颊面裂纹或污渍的牙齿被排除在研究之外。对 30 颗磨牙进行了脱矿质方案，这将在下一节中详细讨论。根据应用的再矿化剂，将脱矿样品分为三组（n = 10）。用 SDF-KI（Riva Star；A 组）、CPP-ACP 霜（GC Tooth Mousse；B 组）处理脱矿标本，并制备 TCS 糊剂（C 组）。人工龋损的制备。为了创建类似于自然发育的 WSL 的牙釉质表面损伤，牙齿的颊面用 600、800 和 1200 粒度的纸（Fuji Star，Sankyo Rikagaku，Saitama，Japan）在流水下连续抛光，以去除棱柱状牙釉质层.颊面用胶带（4×4 mm）覆盖，每颗牙齿的整个表面用耐酸指甲油覆盖。取下胶带，在颊面上留下一个 4 × 4 mm 的窗口。将取出的牙齿浸入脱盐溶液（脱盐溶液由 2.2 mM 氯化钙、2.2 mM 磷酸钠和 0.05 M 乙酸和 1 M 氢氧化钾组成，使 pH 值为 4.4）在 37 °C 下浸泡 72 小时17.脱盐溶液每 24 小时更换一次，以保持 pH 恒定。仅使用低速金刚石锯（Isomet；Buehler，Lake Bluff，IL，USA）在釉牙骨质连接处小心切割 30 颗脱矿磨牙，以保持牙冠。将牙冠固定在丙烯酸块中，然后使用低速金刚石锯 (Isomet; Buehler) 在流水下沿颊舌方向垂直切片。有两半在场。一个用作自控标本，另一个用作实验标本。在获得 60 半脱盐试样后，使用碳化硅纸研磨将要进行横截面显微硬度 (CSMH) 测试的试样的内表面并用布研磨。将碳化硅纸连接到旋转电动抛光机（Ecomet 250；Buehler）上。 科学报告|(2022) 12:9926 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-13608-03图1。显微硬度光学显微镜 (× 40) 的显微图像显示了从外釉质表面 (白色箭头) 的三个不同点 (50、100 和 150 μm) 的显微压痕的功率。每五个试样更换一次使用过的碳化硅抛光纸18. 30半自控标本固定在亚克力块中，颊侧或舌侧表面嵌入亚克力块中，内表面朝上。自我控制的一半被保存在去离子水中，直到它们被测试。其他 30 个实验部分接受了随后将讨论的治疗方案。制备 TCS 糊剂。根据以下方案制备优化的凝胶。首先，通过将 2.5% (w/v) 明胶溶解在热蒸馏水中制备明胶溶液，并使用磁力搅拌器在 200 rpm 和 70°C 30 分钟直至完全溶解（热板和磁力搅拌器；Misung Scientific Co.，韩国）。同时，通过使用磁力搅拌器在 200 rpm 的搅拌下将其水溶液在蒸馏水中加热至 60°C 至 70°C 来制备 2.5% (w/v) CMC 溶液。在 70 °C 和 200 rpm 的磁力搅拌下将 CMC 溶液滴加到明胶溶液中，通过静电相互作用诱导顺序聚合 15 分钟，以获得均质的水凝胶19.溶液在室温下放置过夜以确保完全混合和凝胶形成。用丙二醇 (2 mL) 研磨 5 g 粒径为 1 至 10 μm 的 TCS 粉末。缓慢加入悬浮的 5%（w/v；最大剂量）TCS，并使用均质器（Heidolph，Germany）将其混合到该水凝胶中。对羟基苯甲酸甲酯 (0.1%, w/v) 用作防腐剂。添加几滴 1 N HCl 以将 pH 值调节至所需水平（pH 6.8）并保持糊剂的粘度。在室温下温和搅拌下加入剩余量的水，以防止形成气泡直至形成糊状物。使用 pH 探针（Denver Instrument Ub-10 Bio Kit，115 VAC，USA）监测糊剂的 pH 值。最后，将制备好的糊状物装入可折叠的铝管中直至使用。表面处理方法。实验半部的内表面（横截面）用胶带覆盖，以确保仅对外釉质表面进行处理。根据制造商的说明（仅作为专业应用一次），使用带有 SDF-KI 的微刷通过窗口对 A 组中的实验半部分进行口腔涂刷。根据制造商的说明（每天两次），使用带有 CPP-ACP 的微刷通过窗口对 B 组中的标本进行口腔涂刷。将乳膏留在口腔浅表3 min，用去离子水清洗标本5 s。 C 组中的标本通过微刷用准备好的 TCS 糊剂（每天两次）通过窗口进行口腔涂刷。将糊状物留在浅颊表面3分钟，然后用去离子水洗涤标本5秒。在再矿化期（30 天）期间，将实验的一半储存在人工唾液中，并保存在 37°C 的培养箱中。人工唾液的组成如下：对羟基苯甲酸甲酯（2 g/L）、CMC钠（10 g/L）、CaCl2⋅将 2H2O (0.166 g/L)、KH2PO4 (0.3 g/L)、K2HPO4 (0.8 g/L) 和 KCl (0.6 g/L) 调节至 pH 6.820.每 24 小时用新鲜的人工唾液更换人工唾液以保持 pH 恒定21.在完成再矿化期后，实验半部分与自我控制半部分进行相同的测试。自我控制标本的 CSMH 试验。Vickers CSMH 测试以 100 g 的力施加 10 秒（Wilson® Tukon 1102/1202 系列；Buehler），在三个不同的点（50、100 和 150 μm；在中间三分之一处）从外釉质表面开始。这三个压痕是通过显微硬度显微镜注释工具从外釉质表面确定和测量的（图 1）。显微拉曼光谱分析。对来自每个处理组的样本进行显微拉曼光谱分析（RAMANtouch；Nanophoton Co., Ltd., Osaka, Japan）以检测上述三个相同点的矿物成分。使用的激发光是波长为 532 nm 的绿色激光束，光谱范围为 400 至 1200 cm−1