脫敏劑和激光脫敏對牙本質表面形態、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

(吉林大學口腔醫院牙體牙髓科， 吉林 長春 130021)

牙本質敏感癥是指由于外界的冷、熱、化學和滲透性刺激作用于牙齒上暴露的牙本質而出現的一種特殊的疼痛或不適的癥狀[1]。根據流行病學調查，牙本質敏感癥的患病率高達25.5%[2]。但是關于牙本質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小管，降低感覺神經的興奮性[3]。目前臨床上應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[4]報道：一些脫敏劑會改變人牙本質的化學結構，同樣激光系統應用于硬組織時產生的熱量也可能會改變牙本質組織的結構和組成。但目前的研究僅限于各類脫敏劑或激光對牙本質表面的影響。本研究首次將奧敏清脫敏劑與Er∶YAG激光和Nd∶YAG激光進行比較研究，以期為其臨床用于牙本質敏感癥的治療提供新的理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料和儀器 奧敏清牙齒脫敏劑(北京大清生物技術有限公司)，氯胺T(天津市光復精細化工研究所)，人工唾液(長春市鑫盛源商貿有限公司 )。STX-202A型金剛石線切割機(沈陽科晶自動化設備有限公司)，Fidelis雙波長激光治療儀(德國Fotona公司)，HV-1000型普及型手動轉塔顯微硬度計(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FEI公司)；OXFORD INCA X射線能譜儀(EDS) (英國牛津儀器公司)， KQ3200DB型數控超聲波清洗器(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敏感癥模型制備 收集吉林大學口腔醫院口腔頜面外科18～20歲志愿者因阻生而拔除的新鮮第三磨牙32顆，牙體均完好無缺損、無齲壞、無隱裂，用刮治器去除根面軟組織及牙石后儲存于1%氯胺T溶液中，于4℃環境下保存至使用。

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，金剛石線切割機垂直于牙長軸方向切割，獲得厚度約2 mm的牙本質片。實驗面為遠髓端，指甲油標記非實驗面，實驗面用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。 所有樣本隨機分為4組(每組8個樣本)：空白對照組, 不進行任何處理；奧敏清組，用毛刷將奧敏清脫敏劑輕輕涂抹于樣本實驗面，保持2 min，用無壓力水流沖洗去除； Er∶YAG激光組，采用R02手具，0.2 W、每脈沖能量80 mJ 、無水無氣、3 Hz、短脈沖300 μs模式距離樣本表面6 mm勻速移動光纖； Nd∶YAG激光組，激光應用前于樣本表面涂布墨水，采用R21手具，1 W、無水無氣、10 Hz、短脈沖180 μs模式，距樣本2 mm勻速移動光纖。然后將處理后的樣本從中心縱向劈開，所得的一半用于硬度檢測，另一半用于鈣(Ca)和磷(P)含量檢測，分別采用顯微硬度計測量各組牙本質表面硬度值，采用SEM觀察其表面形態表現，采用EDS分析牙本質表面Ca和P含量變化。

1.3 牙本質樣本表面顯微硬度(surface microhardness,SMH)值檢測 將顯微硬度計接通電源，調節各項參數：試驗力1.96 N(200 gf)，加載時間15 s，檢測單位0.25 μm/格。將待檢樣本分別放在測試臺上，轉動升降旋輪使測試臺上升，當試件離物鏡下端約1 mm時目鏡下觀察，在目鏡的視野內出現明亮光斑，此時應緩慢微量上升測試臺，直至目鏡中觀察到試樣表面清晰成像，將側方的壓頭旋轉至測試儀的正前方，按“啟動鍵”，此時自動加載試驗力，待15 s倒計時結束后，加載試驗力結束，再將物鏡旋轉至正前方，通過目鏡觀察菱形壓痕并調節至視野中心，利用測量儀測量該菱形的對角線長度(d1、d2)，采用公式計算可得到各個樣本維氏(Vicker’s)微硬度值(HV)。HV(kgf·mm-2)=F/S=2Fsin(θ/2)d2, F為試驗力(kgf)，S為壓痕錐形表面積(mm2)，d為壓痕對角線平均長度(mm)，θ為壓頭兩相對面夾角(136°)。為減小人為誤差，對每個樣本垂直加壓測量5個點，記錄平均HV值作為該樣本的SMH值。

1.4 牙本質樣本表面形態觀察和Ca及P含量測定 將所有待檢樣本自然干燥48 h， 噴金， 導電膠粘固， SEM觀察牙本質表面形態表現。在每個樣本表面隨機選取2個邊長1 mm的區域，采用EDS進行X射線能譜分析，記錄該區所含的多種組成元素的質量分數，分析并計算Ca和P含量及Ca/P比值。

2 結 果

2.1 各組樣本牙本質SMH值 各組樣本牙本質SMH值見表1。各組樣本牙本質SMH值比較差異無統計學意義(P>0.05)。

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

2.2 各組樣本牙本質表面的微觀結構 采用SEM觀察樣本所選擇的典型區域的表面形態表現：空白對照組牙本質表面無涂片層，小管較寬，表面光滑清潔；奧敏清組樣本表面牙本質小管部分封閉，小管內可見阻塞物；Er∶YAG組樣本牙本質小管很少或未開放，大部分為部分或完全封閉的小管，表面可見熔融狀改變；Nd∶YAG組樣本表面牙本質小管部分或完全封閉，開放小管極少，表面呈熔融狀。見圖1。

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

2.3 各組樣本牙本質表面Ca和P含量及Ca/P比值 各組樣本牙本質表面Ca和P含量比較差異有統計學意義(P<0.05)，各組間Ca/P比值比較差異無統計學意義(P>0.05)。與空白對照組和奧敏清組比較，Er∶YAG組和Nd∶YAG組樣本牙本質表面Ca和P含量明顯升高(P<0.05)；與空白對照組比較，奧敏清組樣本牙本質表面Ca和P含量差異無統計學意義(P>0.05)；與Nd∶YAG組比較，Er∶YAG組樣本牙本質表面Ca和P含量差異也無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 各組樣本牙本質表面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，由于醫學研究的進步，激光用于脫敏治療逐步成為臨床應用和研究的熱點。 目前在口腔領域應用的激光種類較多[5],應用最廣泛的為Er∶YAG激光和Nd∶YAG激光，其操作簡單，具有很好的安全性和有效性，無明顯刺激性，特別是在低功率使用時不會產生明顯的不良反應，這些特點可能使其成為一種有效治療牙本質敏感癥的手段。Er∶YAG是美國食品藥物管理局(FDA)1977年準許用以臨床診療的牙體硬組織激光，波長為2.94 μm。當Er∶YAG激光照射牙體組織時，水和羥基磷灰石能大量的接收激光的能量，導致微爆炸和組織消融[6]。Nd∶YAG激光波長為1.06 μm，對水和羥磷灰石的吸收率要遠低于Er∶YAG激光[7]，因此當Nd∶YAG激光應用于牙本質敏感的治療時，需在敏感面涂抹黑色墨水，以提高激光束的吸收率[8]。激光治療牙本質敏感的有效性也取決于波長和參數設置，因此在本研究中是根據Fotona激光廠家所推薦的參數進行的。

大部分傳統脫敏劑應用于敏感癥的牙齒時，僅沉積于牙本質表面，小管內的閉塞程度僅在表面以下幾微米，由于人類口腔的動態性，以及咀嚼、刷牙和唾液流動的局部作用，長期效果通常較差[9]。因此，治療牙本質敏感癥需要一種能與牙本質表面發生化學反應的材料，其緊密地與暴露的牙本質相結合，并明顯降低重新打開牙本質小管的可能性[10]。奧敏清是一種具有高度生物相容性的新型材料，在唾液環境下可與牙本質表面發生迅速、持續的反應，釋放Ca和P活性成分，對牙齒進行再礦化[11]。由于效果持久、反應迅速，具有較高的臨床價值,值得研究和推廣，因此本實驗選擇了奧敏清脫敏劑作為研究對象。

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，是由于其光熱效應使牙本質表面的無機物熔融，或有機物變性凝固，縮窄或完全封閉牙本質小管[12]。奧敏清組可觀察到樣本表面牙本質小管部分封閉，小管內可見阻塞物，其原理是在唾液環境下與牙本質表面發生迅速、持續的反應，釋放Ca和P活性成分，對牙齒進行再礦化。由于本研究為體外實驗，不能最大限度地模擬臨床，因此存在一定的局限性。

牙本質的SMH是牙本質的重要物理性能之一。SMH定義為局部變形抗力，其基礎是荷載消除后仍存在的永久表面變形，是用來評價牙齒硬組織表面礦物質密度變化的一種方法[13]。因Vicker’s微硬度可測定從極軟到極硬各種金屬材料的硬度，可比性高，能測較薄工件，測量精確可靠，在科學研究中廣泛應用，因此本實驗采用Vicker’s微硬度來評估奧敏清脫敏劑、Er∶YAG激光和Nd∶YAG激光治療后牙本質SMH值的變化。本研究結果表明：各組樣本間牙本質SMH值比較差異無統計學意義。對于奧敏清組，是由于牙本質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，未能改變牙本質表面的機械性能。HAJIZADEH等[14]研究發現：Er∶YAG激光照射后牙本質SMH值無明顯提高。研究[15]顯示：Nd∶YAG激光照射后牙本質硬度會增加，這是由于激光提供有效的消融率，導致組織成分的去除，改變了其形態和機械性能，硬組織中的微熔融和再結晶與表面相對較高的礦物質含量有關。由于本研究樣本量相對較少， SMH測定結果僅有一定的參考價值，因此在以后的研究中需要增加樣本量加以驗證。

在本研究中，樣本表面除了SMH值變化之外，牙本質組織的組成成分也會發生變化。牙本質是一種復雜的礦化組織，由約70%的礦物質、20%的有機基質和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機成分，激光及一些脫敏劑的應用可能會引起牙本質的一些形態和化學變化，改變牙本質表面的Ca/P比值[16]。奧敏清脫敏劑在唾液環境下可與牙本質表面發生迅速、持續的反應，釋放Ca和P活性成分，對牙齒進行再礦化，Ca和P所產生的沉積，在牙本質之上和之內形成穩定的結晶狀羥基磷灰石層，封閉牙本質小管，消除敏感癥狀。本研究通過EDS分析顯示：奧敏清處理后的樣本表面Ca和P含量及Ca/P比值與空白對照組比較差異無統計學意義,可能與在實驗過程中未能完全模擬口腔內的環境以及操作方式有關。Er∶YAG或Nd∶YAG激光處理后牙本質表面Ca和P元素含量明顯高于空白對照組和奧敏清組，但各組間Ca/P比值比較差異無統計學意義。該效應可能是由于激光照射過程中有機成分的蒸發，導致淺表Ca和P元素含量同時增加[17]。CONTRERAS-ARRIAGA等研究[18]表明：在較低能量密度下Er∶YAG激光照射牙本質后Ca和P元素的含量及Ca/P比值無明顯變化。同樣，最近的一項研究[4]顯示：使用Er∶YAG、Nd∶YAG和KTP激光照射牙本質表面不會改變Ca、鉀(K)、鎂(Mg)、鈉(Na)和P濃度，也不會改變牙本質表面的Ca/P比值。但TOP?UOGLU 等[19]研究發現：Er∶YAG或Nd∶YAG激光照射后牙本質中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激光作用于牙本質后表面后化學成分發生了變化， Ca、P質量百分比明顯增加。上述研究結果之間的差異可能是由于激光系統類型或礦物含量的檢測方法不同而造成的。關于激光如何影響元素含量變化的原理目前仍存在爭議。

綜上所述，奧敏清脫敏劑和激光的應用并未明顯改變牙本質表面硬度和Ca/P比值，但Er∶YAG和Nd∶YAG激光可增加牙本質表面Ca和P元素含量，進而引起牙本質的一些形態和化學變化，改變牙本質表面的結構和組成。