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(yīng)與牙本質(zhì)再生能阻擋外界病原體的入侵，牙髓的健康關(guān)系著牙齒的存活率。醫(yī)學(xué)的進(jìn)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(yù)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(yīng)提高了。當(dāng)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(shù)式保存牙齒與牙髓的功能。微創(chuàng)牙醫(yī)學(xué)時代的來臨改進(jìn)了傳統(tǒng)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(jìn)步與生物醫(yī)學(xué)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(dǎo)鈣化組織生成的能力，在活髓保存治療中具有良好的應(yīng)用前景。現(xiàn)針對活髓保存治療生物醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用與改良做一文獻(xiàn)回顧，以鈣硅類材料為例探討生物醫(yī)學(xué)材料在活髓保存治療中的作用。

目前，活髓保存治療的目標(biāo)已不僅僅局限于封閉髓腔及根管系統(tǒng)，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(xué)材料的要求也從單純的充填修復(fù)上升為抗菌、抗炎及促進(jìn)組織再生，結(jié)合組織工程的醫(yī)療理念，牙科生物醫(yī)學(xué)材料應(yīng)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(dāng)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(fù)性牙本質(zhì)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(dǎo)牙本質(zhì)再生的生物醫(yī)學(xué)材料；

③冠部封閉，預(yù)防細(xì)菌再進(jìn)入。根據(jù)1966年Kakehashi等[3]以無菌鼠進(jìn)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(xiàn)有鈣化屏障生成且其下方的牙髓組織呈現(xiàn)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(xì)菌感染源。然而，除了清除受到細(xì)菌侵犯的牙齒結(jié)構(gòu)及牙髓組織外，為預(yù)防細(xì)菌再進(jìn)入進(jìn)行嚴(yán)密冠部封閉及其上部的牙體修復(fù)也是治療的重點之一。Kakehashi等[3]研究還顯示，誘導(dǎo)形成的鈣化屏障具有許多孔隙，其形態(tài)也不具備牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)。以上結(jié)果提示若要誘導(dǎo)牙本質(zhì)?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(nèi)未分化細(xì)胞的貼附，并誘導(dǎo)這些細(xì)胞分化為類成牙本質(zhì)細(xì)胞，促進(jìn)修復(fù)性牙本質(zhì)形成，以達(dá)到牙本質(zhì)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(dǎo)修復(fù)性牙本質(zhì)形成，還應(yīng)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(yīng)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(xì)胞毒性外，還應(yīng)具有引導(dǎo)牙本質(zhì)再生的能力。此外，應(yīng)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(chǔ)條件。綜上所述，理想的活髓保存治療材料應(yīng)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(zhì)，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(zhì)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(lǐng)域，其應(yīng)用范圍包括間接與直接蓋髓術(shù)、活髓切斷術(shù)、根尖成形術(shù)（apexification）與根尖生成術(shù)（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(dǎo)硬組織的修復(fù)和生成，同時價格便宜且在動物實驗中可誘導(dǎo)生成牙本質(zhì)橋，因而成為目前臨床應(yīng)用最普遍的活髓保存治療材料[2]。氫氧化鈣是一種強(qiáng)堿性物質(zhì)，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(yīng)性極高，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和DNA，氫氧化鈣導(dǎo)致的高pH值還能使蛋白質(zhì)變性[6]。

根據(jù)文獻(xiàn)回顧，雖然有氫氧化鈣應(yīng)用于各種活髓治療術(shù)的成功病例報道[2，5]，并且氫氧化鈣可以誘導(dǎo)牙本質(zhì)橋的生成，但組織學(xué)研究顯示其誘導(dǎo)生成的牙本質(zhì)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(zhì)間缺乏黏著性，無法提供良好的封閉性以抵抗細(xì)菌的微滲漏，后續(xù)發(fā)生細(xì)菌再侵入的風(fēng)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(jié)構(gòu)，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(tǒng)與根尖或牙周組織通道”為目的研發(fā)的鈣硅生物醫(yī)學(xué)陶瓷材料，1998年獲得美國食品及藥品管理局的認(rèn)證通過，之后MTA被廣泛應(yīng)用于根尖倒充填（retrograde filling）、蓋髓治療、根管穿孔修補(bǔ)（root perforation repair）及牙根形成術(shù)。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(diào)整材料的化學(xué)物理性質(zhì)，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(jìn)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(diào)拌混合后，粉末開始溶解與再結(jié)晶的水合反應(yīng)（hydration），約3～4 h后硬化為固態(tài)結(jié)構(gòu)[9]，以鈣硅水合物（calcium silicate hydrate, C?S?H）與氫氧化鈣為主要產(chǎn)物[11]。混合后的MTA呈高堿性，pH值由10.2 上升至12.5，抗壓強(qiáng)度從24 h的40 MPa上升至21 d的67 MPa，其強(qiáng)度大約與暫時復(fù)型材（intermediate restorative material, IRM）相當(dāng)[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(zhì)，在體液環(huán)境中可在材料表面生成類磷灰石結(jié)構(gòu)，促進(jìn)組織鈣化[13]。在活髓保存治療的應(yīng)用方面，El?Meligy和Avery[14]及Leye Benoist等[15]針對年輕恒牙進(jìn)行根尖生成術(shù)與根尖成形術(shù)的臨床試驗結(jié)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(dǎo)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(fēng)險。

MTA能刺激成牙本質(zhì)細(xì)胞增生，誘導(dǎo)牙髓中類成牙本質(zhì)細(xì)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(zhì)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(jìn)，過長的硬化時間造成臨床治療的不方便、操作上具有技術(shù)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(yīng)用上的限制[20]。

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

近年來對生物醫(yī)學(xué)陶瓷的研究越來越深入，也有不同的產(chǎn)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(xì)胞毒性與炎癥反應(yīng)，也能刺激成牙本質(zhì)細(xì)胞分化，但其推出強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)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(qiáng)度約為86.23 MPa，而Bioaggregate的平均抗壓強(qiáng)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(yù)混材料的設(shè)計可直接使用而無需調(diào)拌，主要應(yīng)用于根管倒充填及穿孔修補(bǔ)術(shù)。研究顯示，iRoot BP具有生物相容性，細(xì)胞毒性與MTA接近，并且能促進(jìn)人牙髓干細(xì)胞分化為成牙本質(zhì)細(xì)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(zhì)修補(bǔ)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(zhì)的機(jī)械性質(zhì)，已發(fā)展作為充填牙本質(zhì)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(yīng)，認(rèn)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(zhì)母細(xì)胞分化與礦化結(jié)節(jié)形成，Biodentine與Bioaggregate均具有與MTA類似的功能。 Biodentine有促進(jìn)人牙髓干細(xì)胞增生、遷移及黏附的能力。Biodentine的硬化時間約為45 min，抗壓強(qiáng)度約為67.18 MPa[28]。

對于Biodentine與牙本質(zhì)交互作用的研究顯示，Biodentine可以在牙本質(zhì)表面形成一層鈣化物致密層，并可深入牙本質(zhì)小管內(nèi)形成條狀結(jié)構(gòu)。Biodentine的高堿性可促進(jìn)牙本質(zhì)中膠原蛋白分解并使牙本質(zhì)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(jìn)而促進(jìn)牙本質(zhì)小管內(nèi)的礦化作用，在鈣硅材料與牙本質(zhì)界面間形成致密的礦物浸潤層，達(dá)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(jìn)。臨床上使用氫氧化鈣進(jìn)行活髓治療已超過百年，其治療機(jī)制主要是利用氫氧化鈣的高堿性對感染牙髓進(jìn)行殺菌，并且刺激牙髓組織形成牙本質(zhì)橋以達(dá)到成功治療的目的；然而所誘導(dǎo)的牙本質(zhì)橋質(zhì)量不佳且呈多孔洞性，造成遠(yuǎn)期治療預(yù)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(dǎo)促進(jìn)牙本質(zhì)的新生，且其誘導(dǎo)產(chǎn)生的牙本質(zhì)橋具有致密的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)氫氧化鈣材料相比，鈣硅生物醫(yī)學(xué)材料應(yīng)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(guān)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(dāng)炎癥較輕微時，活髓治療的術(shù)式相對簡單，并且有較高的成功率；但當(dāng)牙髓組織炎癥較嚴(yán)重，甚至發(fā)生牙髓局部壞死時，髓腔與根管系統(tǒng)內(nèi)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(fù)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(zhì)，合并應(yīng)用生長因子以調(diào)控牙髓細(xì)胞的功能活性并促進(jìn)牙本質(zhì)再生，或合并應(yīng)用抗炎癥因子抑制牙髓組織的炎癥反應(yīng)并促進(jìn)牙本質(zhì)與牙髓組織的修復(fù)，已成為近年來活髓材料研發(fā)的重點。

筆者的研究團(tuán)隊利用溶膠?凝膠法研發(fā)出更均質(zhì)且反應(yīng)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(xì)胞生長所需的環(huán)境，PSC?Zn具有良好的生物相容性與誘導(dǎo)牙髓細(xì)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(dǎo)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(fù)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(xì)胞的修復(fù)及再生[32?33]。

牙本質(zhì)中存在多種生長因子，研究表明成纖維細(xì)胞生長因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）、轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor，TGF）和骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）均可誘導(dǎo)修復(fù)性牙本質(zhì)生成。Sloan和Smith[34]認(rèn)為牙髓組織受傷后，TGF?β1可促使位于成牙本質(zhì)細(xì)胞下層的細(xì)胞分化為類成牙本質(zhì)細(xì)胞，參與牙本質(zhì)的修復(fù)過程。此外，TGF?β1還能刺激牙本質(zhì)細(xì)胞與修復(fù)性牙本質(zhì)的分泌[35]。筆者研究團(tuán)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(yīng)用于直接蓋髓，動物實驗結(jié)果顯示牙本質(zhì)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(jìn)修復(fù)性牙本質(zhì)生成的能力，此材料有望成為可預(yù)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(jìn)行活髓保存治療誘導(dǎo)牙髓?牙本質(zhì)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(tǒng)清潔干凈并保持根尖組織的活性，是誘導(dǎo)牙髓組織再生的關(guān)鍵。針對此類患牙，Wang等[36]提出血管再生術(shù)式（revasculization）以達(dá)到牙髓再生的目的。他們使用次氯酸鈉進(jìn)行根管沖洗消毒，并于根管內(nèi)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(jìn)行完整的根管清潔，應(yīng)用探針刺激根尖組織使根管內(nèi)出血形成血塊，再以MTA覆蓋并進(jìn)行冠部充填修復(fù)，結(jié)果顯示經(jīng)以上治療后患牙的根管壁變厚、牙根長度增加、根尖孔關(guān)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(yīng)用此種術(shù)式誘導(dǎo)的牙根生長與根管壁增厚均為牙骨質(zhì)（cementum）增生的結(jié)果，并非牙本質(zhì)新生，推測可能與牙髓組織的喪失有關(guān)[37?38]。同時，根管內(nèi)使用抗生素導(dǎo)致的牙齒變色以及抗藥性問題值得關(guān)注，使用高濃度的抗生素還會對根尖牙乳頭干細(xì)胞造成細(xì)胞毒性。由于根管內(nèi)應(yīng)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(yīng)謹(jǐn)慎使用。研發(fā)各種抗炎因子如Resolvin E1等作為根管用藥進(jìn)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(jìn)步和對牙髓與牙本質(zhì)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(biāo)也不再是封閉根尖孔，而是達(dá)到血管再生與硬組織生成，保持牙根繼續(xù)發(fā)育，恢復(fù)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(shù)，可以使未來活髓治療的應(yīng)用范圍更加廣泛，實現(xiàn)保存牙齒的終極目標(biāo)，造福更多患者。

【作者簡介】 林俊彬 1994年獲美國明尼蘇達(dá)大學(xué)生物物理學(xué)碩士及口腔生物學(xué)博士學(xué)位，臺灣大學(xué)牙醫(yī)專業(yè)學(xué)院創(chuàng)院院長，曾任臺灣大學(xué)牙醫(yī)學(xué)系主任、臨床牙醫(yī)學(xué)研究所所長、臺大醫(yī)院牙科部主任及牙髓病學(xué)會理事長，現(xiàn)為臺灣大學(xué)特聘教授、臺灣口腔生技暨醫(yī)材協(xié)會（TAPO）理事長、國際牙醫(yī)研究學(xué)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(xué)、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(xué)領(lǐng)域的ACS Nano、Chemistry of Materials及口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的Dental Materials、Journal of Dental Research、Journal of Endodontics等。曾榮獲國內(nèi)外多項學(xué)術(shù)獎項，包括：臺大醫(yī)院杰出研究貢獻(xiàn)獎（2008年）、臺灣醫(yī)學(xué)會演講獎（2009年）、王民寧學(xué)術(shù)研究貢獻(xiàn)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(xiàn)金質(zhì)獎 （2012年）、牙醫(yī)學(xué)術(shù)期刊貢獻(xiàn)獎（2012年）、美國明尼蘇達(dá)大學(xué)杰出校友獎（2012年）及牙髓病學(xué)卓越貢獻(xiàn)獎?wù)拢?013年）等。

來源：原創(chuàng)  林俊彬 中華口腔醫(yī)學(xué)雜志