牙髓不僅能為牙齒提供營養(yǎng)，還能使牙齒感受到環(huán)境的刺激，牙髓的反應與牙本質再生能阻擋外界病原體的入侵，牙髓的健康關系著牙齒的存活率。醫(yī)學的進步使人們對于醫(yī)療的要求不再局限于治療疾病與緩解癥狀，還希望保留及重建天然的人體組織并維持其正常功能。從牙科醫(yī)療的觀點出發(fā)，人們希望牙科治療能有更理想的預后以保留更多的天然牙列，同時對于牙齒美觀上的要求也相應提高了。當牙髓或牙根周圍組織由于齲齒、斷裂或其他因素造成牙髓及周圍組織疾病，則需要以根管治療或活髓保存治療（vital pulp therapy）等術式保存牙齒與牙髓的功能。微創(chuàng)牙醫(yī)學時代的來臨改進了傳統活髓治療的缺點，尋求高成功率、低創(chuàng)傷的新型活髓治療材料與治療理念將成為未來牙科醫(yī)療發(fā)展的趨勢之一。由于組織再生觀念的進步與生物醫(yī)學材料的發(fā)展，鈣硅陶瓷材料等具有生物活性的材料，因其生物相容性良好并具有誘導鈣化組織生成的能力，在活髓保存治療中具有良好的應用前景。現針對活髓保存治療生物醫(yī)學材料的應用與改良做一文獻回顧，以鈣硅類材料為例探討生物醫(yī)學材料在活髓保存治療中的作用。

目前，活髓保存治療的目標已不僅僅局限于封閉髓腔及根管系統，更期望重建遭到破壞的牙髓組織，對用于活髓保存治療的生物醫(yī)學材料的要求也從單純的充填修復上升為抗菌、抗炎及促進組織再生，結合組織工程的醫(yī)療理念，牙科生物醫(yī)學材料應用于牙髓疾病治療的全新研究視野已開啟[1]。

一，活髓保存治療

活髓保存治療是指當牙齒發(fā)生齲壞或受到外界刺激時，維持受損牙髓組織活性的治療方式，包括間接蓋髓、直接蓋髓、部分牙髓切除與活髓切斷（pulpotomy），活髓保存治療的目的是刺激修復性牙本質生成，保留健康的牙髓組織并維持牙髓的活性，從而保存牙齒正常的生理功能[2]。

活髓保存治療的成功取決于三大因素：

①清除感染源；

②誘導牙本質再生的生物醫(yī)學材料；

③冠部封閉，預防細菌再進入。根據1966年Kakehashi等[3]以無菌鼠進行的實驗，將老鼠磨牙的牙髓直接暴露于口腔環(huán)境中，其上方不做任何充填，14 d后發(fā)現有鈣化屏障生成且其下方的牙髓組織呈現正常狀態(tài)，并無炎癥跡象，因此推測活髓保存治療成功的重點在于清除細菌感染源。然而，除了清除受到細菌侵犯的牙齒結構及牙髓組織外，為預防細菌再進入進行嚴密冠部封閉及其上部的牙體修復也是治療的重點之一。Kakehashi等[3]研究還顯示，誘導形成的鈣化屏障具有許多孔隙，其形態(tài)也不具備牙本質結構。以上結果提示若要誘導牙本質?牙髓組織再生，可能需要使用特殊的材料吸引下方的牙髓組織內未分化細胞的貼附，并誘導這些細胞分化為類成牙本質細胞，促進修復性牙本質形成，以達到牙本質與牙根繼續(xù)生長的治療目的。

二，活髓保存治療材料

活髓治療必須在有效的感染控制和成功止血后，在存活的牙髓組織上方覆蓋活髓材料誘導修復性牙本質形成，還應使用密封性良好的材料充填冠部窩洞以避免微生物滲漏[4]。因此，理想的活髓治療材料應首先具有良好的封閉能力，可以完全阻斷微生物損傷牙齒支持組織或牙髓組織的可能途徑。同時，由于活髓材料直接與活體組織接觸，良好的生物相容性也是必備要素；除了無細胞毒性外，還應具有引導牙本質再生的能力。此外，應用簡便易操作也是一個理想生物材料用于臨床治療的基礎條件。綜上所述，理想的活髓保存治療材料應具備良好的抗菌抑菌性、封閉能力、生物相容性及臨床操作簡便的性質，同時還必須符合體積穩(wěn)定、無溶解性、不刺激牙髓組織、具有放射線阻射性（radiopacity），可藉由X線影像判別充填質量等特性[2，5]。

1，氫氧化鈣（calcium hydroxide）

氫氧化鈣于1921年引入根管治療領域，其應用范圍包括間接與直接蓋髓術、活髓切斷術、根尖成形術（apexification）與根尖生成術（apexogenesis），由于氫氧化鈣具有殺菌能力，能溶解組織、抑制牙齒吸收，并能誘導硬組織的修復和生成，同時價格便宜且在動物實驗中可誘導生成牙本質橋，因而成為目前臨床應用最普遍的活髓保存治療材料[2]。氫氧化鈣是一種強堿性物質，pH值約12.5。在水溶液中，氫氧化鈣解離成鈣離子和氫氧根離子，其中氫氧根離子是高度氧化的自由基，且反應性極高，能破壞細菌的細胞膜和DNA，氫氧化鈣導致的高pH值還能使蛋白質變性[6]。

根據文獻回顧，雖然有氫氧化鈣應用于各種活髓治療術的成功病例報道[2，5]，并且氫氧化鈣可以誘導牙本質橋的生成，但組織學研究顯示其誘導生成的牙本質橋并不完整且多孔洞，而且由于氫氧化鈣的高溶解性，其與牙本質間缺乏黏著性，無法提供良好的封閉性以抵抗細菌的微滲漏，后續(xù)發(fā)生細菌再侵入的風險極高[7]。近期研究也顯示，氫氧化鈣長時間放置可能弱化牙齒的結構，增加牙根斷裂的可能[8]。

2，三氧化礦物凝聚體（mineral trioxide aggregate， MTA）

MTA 即礦物氧化物的聚合物，是1993年Lee等[9]以“封閉根管系統與根尖或牙周組織通道”為目的研發(fā)的鈣硅生物醫(yī)學陶瓷材料，1998年獲得美國食品及藥品管理局的認證通過，之后MTA被廣泛應用于根尖倒充填（retrograde filling）、蓋髓治療、根管穿孔修補（root perforation repair）及牙根形成術。MTA是一種親水性灰色粉末，成分與硅酸鹽水泥（portland cement）相似，主要含有硅酸三鈣（tricalcium silicate）、硅酸二鈣（dicalcium silicate）、鋁酸三鈣（tricalcium aluminate）、鐵鋁酸四鈣（calcium aluminoferrite），MTA中還加入了少量的礦物氧化物用于調整材料的化學物理性質，添加了氧化鉍（bismuth oxide）以增加MTA的放射線阻射性[10]。因灰色MTA在蓋髓治療時可能造成牙齒染色，性能改進后的白色MTA粉末于2002年問市。

MTA是一種以三鈣硅酸鹽為主要成分的鈣硅生物陶瓷（calcium silicate bioceramics）。MTA粉末與水以31的比例調拌混合后，粉末開始溶解與再結晶的水合反應（hydration），約3～4 h后硬化為固態(tài)結構[9]，以鈣硅水合物（calcium silicate hydrate, C?S?H）與氫氧化鈣為主要產物[11]。混合后的MTA呈高堿性，pH值由10.2 上升至12.5，抗壓強度從24 h的40 MPa上升至21 d的67 MPa，其強度大約與暫時復型材（intermediate restorative material, IRM）相當[10]。初期的研究指出，MTA具有良好的生物相容性及根尖封閉性[12]，還具備生物表面活性特質，在體液環(huán)境中可在材料表面生成類磷灰石結構，促進組織鈣化[13]。在活髓保存治療的應用方面，El?Meligy和Avery[14]及Leye Benoist等[15]針對年輕恒牙進行根尖生成術與根尖成形術的臨床試驗結果顯示，與氫氧化鈣相比，MTA在臨床與放射線檢查方面均有較高的治療成功率。此外，MTA在誘導牙根生成與根尖屏障方面較氫氧化鈣更有效率，可以減少牙齒因長期放置氫氧化鈣增加的斷裂風險。

MTA能刺激成牙本質細胞增生，誘導牙髓中類成牙本質細胞（odontoblast?like cells）分化[16?17]。一些研究也顯示，用MTA蓋髓后形成的牙本質橋完整，且其下方的牙髓組織并無炎癥跡象[18?19]。然而，MTA仍具有許多缺點需要改進，過長的硬化時間造成臨床治療的不方便、操作上具有技術敏感性、價格過于昂貴及可能造成牙齒變色等問題都造成MTA應用上的限制[20]。

3，新型的牙髓病修復性材料Bioaggregate與iRoot BP（愛汝特）

近年來對生物醫(yī)學陶瓷的研究越來越深入，也有不同的產品問世。Bioaggregate（Innovative BioCeramix, Vancouver, Canada）同樣由硅酸鈣與硅酸鈣氧化物組成，與MTA不同的是Bioaggregate不含鋁酸鈣，而是含有較多的磷酸鹽[21]。Bioaggregate與MTA有相似的生物相容性、細胞毒性與炎癥反應，也能刺激成牙本質細胞分化，但其推出強度與抗壓強度均不如MTA理想。放置于含磷的人工組織液中3 d，白色MTA的平均抗壓強度約為86.23 MPa，而Bioaggregate的平均抗壓強度僅為25.36 MPa [22]。

iRoot BP（Innovative BioCeramix， Vancouver， Canada）同樣也是不含鋁的鈣硅材料，采用預混材料的設計可直接使用而無需調拌，主要應用于根管倒充填及穿孔修補術。研究顯示，iRoot BP具有生物相容性，細胞毒性與MTA接近，并且能促進人牙髓干細胞分化為成牙本質細胞[23?24]。抗菌實驗顯示，MTA、iRoot BP和iRoot BP Plus對糞腸球菌（Enterococcus faecalis）與 白色念珠菌（Candida albicans）有相似的抗菌能力。抗?jié)B漏的研究顯示，iRoot BP Plus與白色MTA阻擋葡萄糖滲漏的能力相近[25]。

4，生物牙本質修補材料Biodentine（賽普敦）

Biodentine（Septodont，Saint Maur des Faussés, France）是一種具有生物活性的鈣硅材料，以硅酸三鈣為基底，粉末中包含硅酸三鈣、硅酸二鈣、碳酸鈣、氧化鈣及氧化鋯，液體成分包含氯化鈣與水溶性聚合物。其中，碳酸鈣及氯化鈣的使用有助于降低硬化時間，解決了MTA不易操作及硬化時間過長的問題。以聚羧酸鹽（polycarboxylate）為基底的水溶性聚合物能保持材料在低水粉比例下的流動性。

Biodentine因具有類似牙本質的機械性質，已發(fā)展作為充填牙本質缺損的材料，又因其具有生物活性與生物相容性，也被用于直接蓋髓。Shayegan等[26]比較了將Biodentine、白色MTA和甲醛甲酚（formocresol）作為豬乳牙斷髓后的蓋髓材料，以及使用Biodentine、白色MTA和氫氧化鈣作為直接蓋髓材料后牙髓組織的反應，認為Biodentine和白色MTA具有同樣的生物相容性，都適合作為豬乳牙的蓋髓材料。Jung 等[27]研究顯示，MTA可藉由活化絲裂原活化蛋白激酶（mitogen?activated protein kinase, MAPK）刺激牙本質母細胞分化與礦化結節(jié)形成，Biodentine與Bioaggregate均具有與MTA類似的功能。 Biodentine有促進人牙髓干細胞增生、遷移及黏附的能力。Biodentine的硬化時間約為45 min，抗壓強度約為67.18 MPa[28]。

對于Biodentine與牙本質交互作用的研究顯示，Biodentine可以在牙本質表面形成一層鈣化物致密層，并可深入牙本質小管內形成條狀結構。Biodentine的高堿性可促進牙本質中膠原蛋白分解并使牙本質通透性增加，造成Biodentine中鈣離子、氫氧根離子及碳酸根離子的高速滲透，進而促進牙本質小管內的礦化作用，在鈣硅材料與牙本質界面間形成致密的礦物浸潤層，達到良好的密封效果[29]。

三，活髓保存治療材料研究的展望

隨著近年來對于牙髓組織活性的保存越來越重視，活髓治療材料也在持續(xù)改進。臨床上使用氫氧化鈣進行活髓治療已超過百年，其治療機制主要是利用氫氧化鈣的高堿性對感染牙髓進行殺菌，并且刺激牙髓組織形成牙本質橋以達到成功治療的目的；然而所誘導的牙本質橋質量不佳且呈多孔洞性，造成遠期治療預后不佳。近十年來，以MTA為首發(fā)展的鈣硅生物材料，在動物實驗及臨床活髓治療研究中均顯示其不但可以誘導促進牙本質的新生，且其誘導產生的牙本質橋具有致密的結構，與傳統氫氧化鈣材料相比，鈣硅生物醫(yī)學材料應用于活髓治療能獲得更佳的療效。

然而，無論使用氫氧化鈣還是鈣硅生物材料，清除發(fā)炎與感染的牙髓組織，保留健康的牙髓組織都是成功治療的關鍵。臨床活髓保存治療的病例，其牙髓組織的炎癥程度與感染情況不盡相同，當炎癥較輕微時，活髓治療的術式相對簡單，并且有較高的成功率；但當牙髓組織炎癥較嚴重，甚至發(fā)生牙髓局部壞死時，髓腔與根管系統內可能已無健康的牙髓組織，此時正確判斷牙髓狀態(tài)并保留可恢復健康的牙髓組織成為活髓治療成功的重要挑戰(zhàn)。因此，除了著眼于生物材料的生物相容性及生物活性特質，合并應用生長因子以調控牙髓細胞的功能活性并促進牙本質再生，或合并應用抗炎癥因子抑制牙髓組織的炎癥反應并促進牙本質與牙髓組織的修復，已成為近年來活髓材料研發(fā)的重點。

筆者的研究團隊利用溶膠?凝膠法研發(fā)出更均質且反應性更佳的鈣硅介穩(wěn)水泥材料（partial?stabilized cement, PSC），其主要成分為硅酸三鈣及鋁酸三鈣。實驗證明，加入鋅（PSC?Zn）可提高PSC的抗菌特性，而PSC?Zn所需的硬化時間較MTA短，且其pH值變化及離子變化均較MTA少，有利于營造細胞生長所需的環(huán)境，PSC?Zn具有良好的生物相容性與誘導牙髓細胞礦化的能力[30?31]。另一個研究方向為發(fā)展可降解并能誘導牙髓再生的生物材料，如磷酸鈣骨水泥（calcium phosphate cement）與硫酸鈣骨水泥（calcium sulfate cement）雙相復合材料，利用降解時間不同，在牙髓暴露區(qū)域形成具有孔洞的材料，有利于細胞的修復及再生[32?33]。

牙本質中存在多種生長因子，研究表明成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，FGF）、轉化生長因子（transforming growth factor，TGF）和骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）均可誘導修復性牙本質生成。Sloan和Smith[34]認為牙髓組織受傷后，TGF?β1可促使位于成牙本質細胞下層的細胞分化為類成牙本質細胞，參與牙本質的修復過程。此外，TGF?β1還能刺激牙本質細胞與修復性牙本質的分泌[35]。筆者研究團隊以聚麩胺酸（poly?γ?glumatic acid, γ?PGA）作為載體攜帶TGF?β1，研發(fā)具有生物活性的鈣硅生物活性材料應用于直接蓋髓，動物實驗結果顯示牙本質橋形成的速度顯著快于其他材料組。因鈣硅生物陶瓷具有生物活性、生物相容性及良好的密封性，TGF?β1具有促進修復性牙本質生成的能力，此材料有望成為可預測性更佳的蓋髓材料。

近年來，對發(fā)生牙髓壞死并伴有根尖病灶的年輕恒牙進行活髓保存治療誘導牙髓?牙本質再生已成為臨床治療與研究的一大課題。如何將感染的髓腔與根管系統清潔干凈并保持根尖組織的活性，是誘導牙髓組織再生的關鍵。針對此類患牙，Wang等[36]提出血管再生術式（revasculization）以達到牙髓再生的目的。他們使用次氯酸鈉進行根管沖洗消毒，并于根管內放置甲硝唑（metronidazole）、環(huán)丙沙星（ciprofloxacin）與二甲胺四環(huán)素（minocycline）抗生素混合劑進行完整的根管清潔，應用探針刺激根尖組織使根管內出血形成血塊，再以MTA覆蓋并進行冠部充填修復，結果顯示經以上治療后患牙的根管壁變厚、牙根長度增加、根尖孔關閉，同時根尖炎癥也得到明顯緩解。然而，后續(xù)的動物實驗證實，應用此種術式誘導的牙根生長與根管壁增厚均為牙骨質（cementum）增生的結果，并非牙本質新生，推測可能與牙髓組織的喪失有關[37?38]。同時，根管內使用抗生素導致的牙齒變色以及抗藥性問題值得關注，使用高濃度的抗生素還會對根尖牙乳頭干細胞造成細胞毒性。由于根管內應用抗生素不利于牙髓再生，因此發(fā)生牙髓壞死的未成熟年輕恒牙應謹慎使用。研發(fā)各種抗炎因子如Resolvin E1等作為根管用藥進行根管的清創(chuàng)與感染控制也是目前的研究熱點[39]。

隨著材料的進步和對牙髓與牙本質再生研究的發(fā)展，保留未成熟恒牙的健康牙髓將不再是難事。對牙髓壞死的年輕恒牙，治療目標也不再是封閉根尖孔，而是達到血管再生與硬組織生成，保持牙根繼續(xù)發(fā)育，恢復牙髓與牙齒的功能。精確的臨床診斷配合適宜的生物活性材料與組織再生技術，可以使未來活髓治療的應用范圍更加廣泛，實現保存牙齒的終極目標，造福更多患者。

【作者簡介】 林俊彬 1994年獲美國明尼蘇達大學生物物理學碩士及口腔生物學博士學位，臺灣大學牙醫(yī)專業(yè)學院創(chuàng)院院長，曾任臺灣大學牙醫(yī)學系主任、臨床牙醫(yī)學研究所所長、臺大醫(yī)院牙科部主任及牙髓病學會理事長，現為臺灣大學特聘教授、臺灣口腔生技暨醫(yī)材協會（TAPO）理事長、國際牙醫(yī)研究學會東南亞分會 （IADRSEA） 理事、Journal of Dental Sciences的創(chuàng)刊者及總編，投身于教育、研究及臨床工作逾三十年，在牙髓病學、牙體硬組織、生物礦化作用、口腔生物材料及納米科技等方面有深入研究。近十年來發(fā)表近百篇SCI期刊論文，其中近四十篇發(fā)表于化學領域的ACS Nano、Chemistry of Materials及口腔醫(yī)學領域的Dental Materials、Journal of Dental Research、Journal of Endodontics等。曾榮獲國內外多項學術獎項，包括：臺大醫(yī)院杰出研究貢獻獎（2008年）、臺灣醫(yī)學會演講獎（2009年）、王民寧學術研究貢獻獎（2009年）、國科會杰出研究獎（2009年）、有庠杰出教授獎（2010年）、特殊貢獻金質獎 （2012年）、牙醫(yī)學術期刊貢獻獎（2012年）、美國明尼蘇達大學杰出校友獎（2012年）及牙髓病學卓越貢獻獎章（2013年）等。

來源：原創(chuàng)  林俊彬 中華口腔醫(yī)學雜志