无机离子通过人类牙本质小管的渗透：对生物活性根管治疗和脱敏疗法的启示

《Journal of Endodontics》：Inorganic Ion Permeation Through Human Dentinal Tubules: Implications for Bioactive Endodontic and Desensitizing Therapies

本研究通过体外实验评估了不同pH、离子分子量及电荷对牙本质小管离子渗透效率的影响，发现酸性环境显著促进离子渗透，低分子量、+1电荷离子渗透效果最佳，碱性环境则抑制渗透，且离子类型（阳离子/阴离子）对渗透无显著差异。该结果为优化释放离子型牙科材料提供了理论依据。

　　

冯泰伟|谢明发|刘修宗|林春萍

台湾国立大学牙科学院口腔生物学研究生院，台北，台湾

摘要

引言

本研究旨在评估pH值、分子量和离子电荷对选定无机离子通过牙本质小管渗透效率的影响。

方法

制备了标准化的0.5毫米厚的人牙本质切片，并在pH=4、7和10的条件下暴露于不同的无机盐溶液中。在60分钟的时间内量化了离子渗透情况。通过扫描电子显微镜（SEM）观察了形态变化。使用ANOVA和Spearman相关性分析来分析多种变量对离子扩散的影响。

结果

发现pH值是最具影响力的因素：在酸性环境中离子渗透显著增强，而在碱性条件下则受到抑制。分子量和离子电荷也影响扩散，分子量较低且带+1电荷的离子表现出更好的渗透性。阳离子和阴离子之间没有显著差异。SEM分析显示，在本研究的条件下没有晶体沉积或小管阻塞现象。

结论

离子通过牙本质小管的渗透主要受环境pH值的影响，其次是离子电荷和分子量。这些发现为设计适用于酸性环境的释离子牙科材料提供了理论依据。进一步的研究应探讨长期效应和多离子相互作用，以提高临床相关性。

引言

口腔刺激因素，如酸性饮食和刷牙，可能导致牙齿出现微裂纹和脱矿¹。如果没有足够的再矿化作用，可能会发生不可逆的损伤，导致牙本质小管暴露，从而增加对刺激和微生物侵袭的敏感性。这种情况与牙本质过敏²有关，并可能发展为牙髓炎³。暴露的小管允许液体流动，引起疼痛并成为细菌侵入的途径⁴。

目前的脱敏剂含有生物活性玻璃或生物陶瓷，这些物质可以释放离子并形成封闭性矿物质5, 6, 7^{，例如钙钠磷酸硅酸盐或载钙介孔二氧化硅8, 9, 10。这些过饱和材料在酸性条件下释放离子，以促进小管内的结晶。然而，由于离子的溶解度和扩散特性，其效果依赖于pH值11。}

此外，通过暴露的小管将功能性离子输送到牙髓组织可以避免侵入性治疗。考虑到亲脂性有机物的低牙内渗透性¹²以及亲水性抗生素的潜在安全风险^{13，14，基于无机物的治疗方法尤为重要。像氢氧化钙和水合三钙硅酸盐这样的材料依靠离子扩散来发挥抗菌、抗炎和再生作用。}

阳离子如钠和钾（碱金属），以及镁、钙和锶（碱土金属）经常被加入脱敏剂¹⁵或牙髓封闭材料中，因为它们在促进生物矿化、抗炎和缓解疼痛方面具有潜在作用。相比之下，阴离子如氯离子和磷酸根离子作为配方中的反离子存在。因此，研究它们在不同pH环境下的渗透情况可以为无机牙科治疗材料的合理设计提供机制上的见解。本研究探讨了几种常见生物活性离子在不同pH条件下的行为，重点关注它们封闭牙本质小管或支持牙髓功能的潜力。零假设（H₀）：在不同pH条件下，离子（钠、钾、镁、钙、锶、氯离子和磷酸根离子）通过牙本质小管的渗透行为没有显著差异。

部分摘录

人牙本质小管盘的制备

开发了一种标准化的体外人牙本质盘模型，用于评估不同pH条件下无机离子的渗透情况。从台湾国立大学医院的健康成年捐赠者（≥20岁）处收集了因医疗原因需要拔除的第三磨牙（IRB:202104099RIND）。排除了有龋齿、裂纹、修复体或先前进行过根管治疗的牙齿，以确保牙本质的均匀性。

拔牙后立即将牙齿保存在去离子水中。

离子扩散方案

组装好的牙本质模型在37°C和100%的湿度下预平衡。每种条件下向上层腔室加入200 μL的制备溶液。下层腔室作为接收器，用于收集通过牙本质渗透的离子。每5分钟收集一次样本，持续60分钟。在特定时间点，收集1 mL的接收溶液进行分析，并保持体积一致。所有条件均重复三次。

金属离子渗透

定量分析显示，阳离子的跨牙本质扩散显著受到pH值的影响。酸性条件（pH 4.0）提高了所有阳离子类型的渗透速率和累积浓度（P < 0.05），而碱性pH（pH 10.0）显著抑制了扩散（图2）。对于碱金属离子（+1电荷），磷酸根离子的渗透性更好；分子量较低的钠离子（Na⁺即使在碱性条件下也表现出最高的渗透性。

讨论

本研究研究了选定无机离子在不同pH条件下的牙本质小管渗透行为，强调了< />与离子性质之间的相互作用。研究结果证实，环境pH值是影响离子扩散的主要因素。在酸性条件下，阳离子和阴离子都表现出良好的跨牙本质传输能力，而在碱性条件下离子运动受到一定程度的抑制。SEM图像显示没有可见的小管阻塞

结论

本研究表明，环境pH值在调节无机离子通过牙本质小管的渗透过程中起核心作用。酸性条件增强离子传输，而碱性环境则抑制了这一过程。离子电荷和分子量等性质显著影响渗透行为。这些发现加深了我们对离子-牙本质相互作用的理解，并为优化牙科材料设计提供了依据，从而在保持结构完整性的同时提高治疗效果

未引用的参考文献

21.; 22.; 21.; 22..

致谢

本工作得到了“台湾国立大学医院医学研究部”资助的“111-UN0022”项目的支持。

作者声明与本研究无关的任何利益冲突。

我们确认与本文讨论的主题或材料没有任何财务关联或参与，过去3年内也没有此类安排。