口腔根管封閉劑生物相容性的研究進(jìn)展

胡燦綜述李祥偉，孫宏晨審校

(吉林大學(xué)口腔醫(yī)院牙體牙髓病科，吉林長春130000)

口腔根管封閉劑生物相容性的研究進(jìn)展

胡燦綜述李祥偉，孫宏晨審校

(吉林大學(xué)口腔醫(yī)院牙體牙髓病科，吉林長春130000)

近年來，隨著口腔醫(yī)學(xué)和材料學(xué)等學(xué)科的不斷進(jìn)步，根管封閉劑相關(guān)性能的研究得到了迅速發(fā)展。其中，生物相容性作為醫(yī)用材料的基本性能，越來越多地受到口腔醫(yī)務(wù)工作者和研發(fā)人員的廣泛關(guān)注。本文對目前較常應(yīng)用的根管封閉劑的生物相容性進(jìn)行系統(tǒng)綜述，為新型根管封閉劑的制備和應(yīng)用研究奠定理論基礎(chǔ)。

根管封閉劑；生物相容性；細(xì)胞毒性

根管治療是治愈口腔根尖周炎與牙髓炎最簡單有效的方法。在根管治療過程中，根管封閉劑的作用是填充根管間隙、粘結(jié)牙本質(zhì)和充填材料、消除根管內(nèi)死腔。封閉劑充填牙膠尖和根管壁之間的空隙。一旦超充，封閉劑將長時間直接與根尖周組織接觸，溶解和降解的產(chǎn)物也會通過牙本質(zhì)小管、副根骨或側(cè)支根管等進(jìn)入周圍組織。生物相容性不好的封閉材料可能會破壞根尖周組織，甚至導(dǎo)致周圍細(xì)胞的惡變。封閉劑引起的局部組織反應(yīng)也會影響根管治療的最終效果。不同類型根管封閉劑的生物相容性存在差異，評價封閉劑生物相容性的主要參數(shù)有遺傳毒性、誘變性、致癌性、細(xì)胞毒性、組織相容性和微生物反應(yīng)等[1]。封閉劑生物相容性測定的方法一般包括體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)局部毒性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，其中體內(nèi)實(shí)驗(yàn)一般常用皮下或骨內(nèi)埋植實(shí)驗(yàn)方法[2-3]。

1 氧化鋅-丁香油類根管封閉劑(ZOE)

氧化鋅-丁香油封閉劑的臨床應(yīng)用曾較為廣泛，但其生物學(xué)性能并不理想。材料的溶解和擴(kuò)散會長時間刺激根尖周組織，誘發(fā)根尖周組織形成慢性炎癥[4]。氧化鋅-丁香油封閉劑的毒性來自于緩慢長期釋放的丁香油酚。有證據(jù)表明，丁香油酚可引起細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性，使細(xì)胞功能和結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[5]。有學(xué)者用氧化鋅-丁香油封閉劑的各成分與人口腔角質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)，證明釋放的鋅離子也會對細(xì)胞有不利影響[6]。Sousa等[7]將ZOE、二氧化物礦物聚合物(MTA)以及Z-100光固化樹脂植入豚鼠下頜骨聯(lián)合部內(nèi)以檢測三者的骨內(nèi)相容性。4周和12周后，檢測結(jié)締組織反應(yīng)。結(jié)果顯示，4周內(nèi)ZOE封閉劑組表現(xiàn)出高毒性反應(yīng)，而12周后，毒性顯著降低，表現(xiàn)出一定的生物相容性。

2 玻璃離子類根管封閉劑

玻璃離子封閉劑在調(diào)拌初期表現(xiàn)較強(qiáng)細(xì)胞毒性。而凝固后，毒性降低，充填一段時間后，鄰近組織的炎癥反應(yīng)消失[8]。玻璃離子封閉劑有較高的水解性，細(xì)胞毒性在一定程度上來自于材料里殘留的酸，氟離子的釋放會影響骨細(xì)胞的生長，成分中的鋁也可能會有一定的遺傳毒性[9]。臨床應(yīng)用時，封閉劑并不完全暴露于有水環(huán)境，因此，臨床上材料的細(xì)胞毒性會有所降低[10]。Ogasawara等[11]研究了玻璃離子封閉劑KT-308和傳統(tǒng)的氧化鋅-丁香油酚封閉劑的組織生物相容性。將兩種封閉劑植入大鼠下頜骨內(nèi)，分別于3 d和20 d后分析和觀察組織反應(yīng)情況。結(jié)果顯示，3 d后KT-308組周圍組織未出現(xiàn)炎癥反應(yīng)，而氧化鋅-丁香油酚封閉劑組則表現(xiàn)出嚴(yán)重的炎性反應(yīng)。20 d后，KT-308組大部分材料仍殘留在骨內(nèi)，而氧化鋅-丁香油封閉劑材料大部分已被吸收，被結(jié)締組織包繞。結(jié)果說明，與氧化鋅丁香油封閉劑相比，KT-308引起的炎癥反應(yīng)較輕，被組織吸收的速率也較慢。

3 氫氧化鈣類根管封閉劑

氫氧化鈣類封閉劑具有良好生物相容性，并能增強(qiáng)根尖周組織損傷的愈合和再生修復(fù)[12]。Zmener等[13]將氫氧化鈣類封閉劑植入大鼠背部皮下結(jié)締組織，分別于7 d、30 d和90 d觀察。在實(shí)驗(yàn)初期，可觀察到急性炎癥反應(yīng)，但反應(yīng)的嚴(yán)重程度隨時間延長而逐漸降低；在90 d時，炎癥反應(yīng)已消退。Silveira等[14]評估AHplus、Epiphany、Pulp canal sealer和Sealapex的生物相容性，發(fā)現(xiàn)第7天所有的封閉劑都會引起中度至重度的炎癥反應(yīng)，一段時間后，Sealapex的炎性反應(yīng)減輕，而其他封閉劑的炎癥反應(yīng)仍為中度或重度。在各觀察時期，Sealapex誘導(dǎo)產(chǎn)生的炎性反應(yīng)均為最輕。說明Sealapex在幾種封閉劑中的生物相容性最佳。

4 樹脂類根管封閉劑

環(huán)氧樹脂根管封閉劑AH26具有尺寸穩(wěn)定性、阻射性和低收縮率等特點(diǎn)，在粘附性、溶解度、封閉性和流動性方面也有優(yōu)良性能表現(xiàn)。但其成分中含有甲醛，AH26的生物相容性欠佳。AH plus在AH26的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)。有學(xué)者通過體外檢測AH plus、Epiphany和EndoREZ等幾種封閉劑的細(xì)胞毒性，結(jié)果顯示AH plus細(xì)胞毒性最低。AH plus產(chǎn)生的細(xì)胞毒性被認(rèn)為一方面來自于雙酚A二縮水甘油醚，它是樹脂材料中的誘變成分，有細(xì)胞毒性；另一方面是來自于甲醛或胺和環(huán)氧樹脂成分的釋放[15]。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究方面，Camargo等[16]將AH plus和Epiphany植入豚鼠下頜骨聯(lián)合部以檢測兩種材料的骨內(nèi)生物相容性，觀察4周和12周，取組織標(biāo)本檢查，結(jié)果顯示，AH plus的毒性大約在中等水平。由此可見，AH plus的生物相容性較AH26有所提高，雖然仍會導(dǎo)致組織炎癥反應(yīng)或細(xì)胞毒性反應(yīng)，但會隨時間推移而逐漸減退，因此，AH plus有較為良好的生物相容性。

EndoREZ是第二代甲基丙烯酸酯類根管封閉劑，研究認(rèn)為EndoREZ的細(xì)胞毒性來自于其成分中的氨基甲酸乙酯二甲基丙烯酸酯(UDMA)。UDMA是一種毒性物質(zhì)，因?yàn)樗梢韵募?xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽，造成細(xì)胞損傷[15]。研究者將EndoREZ、AH plus和氧化鋅-丁香油封閉劑Endofill裝入聚乙烯管中，植入大鼠皮下結(jié)締組織，一段時間后，觀察評估炎癥反應(yīng)程度。發(fā)現(xiàn)EndoREZ和Endofill封閉劑可引發(fā)更強(qiáng)烈和更持久的炎癥反應(yīng)[17]。Zmener等[18]將EndoREZ充填入硅酮管中，植入大鼠皮下結(jié)締組織，分別在10 d、30 d、90 d和120 d后，記錄材料引起的組織反應(yīng)。早期可在周圍組織中觀測到成纖維細(xì)胞和新形成的血管，炎性反應(yīng)的程度隨時間而逐漸降低。120 d后，結(jié)締組織愈合，即實(shí)驗(yàn)最后，EndoREZ已不再造成皮下結(jié)締組織的炎癥反應(yīng)。因此，90 d后，植入大鼠皮下結(jié)締組織的EndoREZ表現(xiàn)的組織反應(yīng)被認(rèn)為是可接受的。同時也有學(xué)者應(yīng)用原代人牙髓干細(xì)胞來檢測不同時間段EndoREZ材料對細(xì)胞生長和分化及性能的影響，認(rèn)為EndoREZ是無細(xì)胞毒性的[11]。

Epiphany是第三代甲基丙烯酸酯類根管封閉劑，是一種雙固化樹脂封閉劑。該樹脂內(nèi)包括雙酚A-甲基丙烯酸縮水甘油酯(Bis-GMA)、乙氧基化的Bis-GMA、UDMA以及親水性雙官能團(tuán)甲基丙烯酸酯。其細(xì)胞毒性一方面源于已固化的樹脂上釋放出來的殘留單體，再者是復(fù)合樹脂材料的降解。成分中未反應(yīng)的單體釋放，細(xì)胞毒性也會上升[19]。Santos等[20]的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明Epiphany可能會引發(fā)嚴(yán)重的根尖周炎癥。在體外細(xì)胞毒性檢測試驗(yàn)中，Epiphany的性能表現(xiàn)也不理想。Lodien?等[21]用L929細(xì)胞體外檢測Epiphany、AH plus和EndoREZ，還有硅酮類封閉劑Roekoseal的細(xì)胞毒性，檢測結(jié)果顯示，多甲基丙烯酸酯樹脂封閉劑Epiphany比Roekoseal和EndoREZ的細(xì)胞毒性更大。

5 硅酮類根管封閉劑

Guttaflow是一種硅酮類根管充填材料，含有Gutta-percha粉末，聚二甲基硅氧烷和納米銀顆粒。凝固后有0.2%的體積膨脹，使其擁有比AH plus更優(yōu)越的封閉性能[22]。Accardo等[23]用人牙周韌帶成纖維細(xì)胞與Guttaflow浸提液共培養(yǎng)，結(jié)果顯示，在各個檢測周期guttaflow組都表現(xiàn)出高細(xì)胞活性。另一實(shí)驗(yàn)利用人牙齦成纖維細(xì)胞檢測材料的細(xì)胞毒性，檢測結(jié)果顯示，新鮮混勻的Guttaflow無細(xì)胞毒性[24]。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)檢測Guttaflow的組織反應(yīng)，在Wistar大鼠皮下埋植Guttaflow和AH plus，以評估兩者的炎癥反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中，Guttaflow被纖維包膜包繞，并未發(fā)生降解。而AH plus誘導(dǎo)產(chǎn)生了血供豐富的肉芽組織，且AH plus被巨噬細(xì)胞吞噬。體內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，Guttaflow會引起組織炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致材料被封閉在纖維包膜中，因?yàn)镚uttaflow不會被宿主的炎性細(xì)胞降解[25]。綜上可見，Guttaflow的體外實(shí)驗(yàn)沒有誘發(fā)炎癥反應(yīng)，而在體內(nèi)試驗(yàn)中，Guttaflow仍是異物，被纖維包膜包裹。

6 具有生物學(xué)活性的根管封閉劑

MTA的生物活性較氫氧化鈣類封閉劑更為突出，其成分中雖沒有氫氧化鈣，但其成分中的氧化鈣能在材料凝固后與組織液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成氫氧化鈣。W?livaara等[26]對實(shí)驗(yàn)狗的右下頜前磨牙行根尖切除術(shù)后分別用MTA、熱塑牙膠和氧化鋅-丁香油根管封閉劑充填根管，120 d后切片組織學(xué)分析。MTA組的根尖周組織修復(fù)更好，炎性浸潤范圍更小，且只有MTA組的材料表面可以觀察到新的硬組織的形成。然而MTA中的水楊酸樹脂和二氧化硅等成分，可能會增加其細(xì)胞毒性。有實(shí)驗(yàn)用MTT法對比了MTA和AH plus的細(xì)胞毒性，結(jié)果顯示MTA的細(xì)胞毒性更強(qiáng)。且不隨實(shí)驗(yàn)時間的增加而減小[27]。Zhou等[28]的實(shí)驗(yàn)證明MTA的細(xì)胞毒性與劑量有關(guān)，當(dāng)浸提液的濃度低于1:32時，MTA不再具有細(xì)胞毒性。與共培養(yǎng)的時間無關(guān)，高濃度MTA在實(shí)驗(yàn)全程均保持較高的細(xì)胞毒性，其原因可能是成分中有鉛的釋放。

新型生物陶瓷類材料iRootSP是一種無鋁的親水性硅酸鈣-磷酸鹽材料，其物理性能與MTA相似，有較好的生物學(xué)活性。這是因?yàn)樵谥踩氲綑C(jī)體組織后，材料中的鈣、磷成分與組織液中成分反應(yīng)生成羥基磷灰石晶體，是骨、牙本質(zhì)和牙骨質(zhì)的主要礦物成分[29]。iRootSP成分中的鈣硅酸鹽組分可避免其凝固過程中的體積收縮，有增強(qiáng)牙根機(jī)械強(qiáng)度的作用[30]和強(qiáng)效抗菌作用，還可促進(jìn)牙周組織再生。用人成纖維細(xì)胞檢測iRootSP的細(xì)胞毒性，在其未稀釋時，iRootSP表現(xiàn)出一定細(xì)胞毒性，稀釋后毒性輕微，濃度更低時則無毒性。這與臨床應(yīng)用時的表現(xiàn)一致，因材料被周圍的組織液稀釋導(dǎo)致[31]。綜上可見，iRootSP具有非常良好的生物相容性。

7 小結(jié)

理想的根管封閉劑應(yīng)具有良好的生物相容性，填充時超出根尖孔的材料易被周圍組織吸收；易操作、粘附性好、體積穩(wěn)定、易去除；X線阻射；不使牙齒變色。目前尚沒有完全滿足以上要求的根管封閉劑[32]。綜上所述，每種根管封閉劑均有各自的優(yōu)點(diǎn)，也存在一定的局限性。因此，新型根管封閉劑的探索制備及性能檢測研究仍處于不斷的摸索過程中并具有十分廣闊的發(fā)展前景。

[1]Darrag AM,Fayyad DM.Genotoxicity of three endodontic sealers by single cell gel-electrophoresis/comet assay[J].Tanta Dental Journal, 2014,11(2):85-92.

[2]de Souza Costa CA,Hebling J,Scheffel DLS,et al.Methodsto evaluate and strategies to improve the biocompatibility of dental materials and operative techniques[J].Dental Materials,2014,30(7):769-784.

[3]Mutoh N,Satoh T,Watabe H,et al.Evaluation of the biocompatibility of resin-based root canal sealers in rat periapical tissue[J].Dental Materials Journal,2013,32(3):413-419.

[4]Tanomaru-Filho M,Tanomaru JMG,Leonardo MR,et al.Periapical repair after root canal filling with different root canal sealers[J].Brazilian Dental Journal,2009,20(5):389-395.

[5]Huang FM,Kuan YH,Lee SS,et al.Caspase activation by a zinc-oxide eugenol-based root-canal sealer in cementoblasts[J].Journal of Dental Sciences,2015,10(3):338-340.

[6]Lee JH,Lee HH,Kim KN,et al.Cytotoxicity and anti-inflammatory effects of zinc ions and eugenol during setting of ZOE in immortalized human oral keratinocytes grown as three-dimensional spheroids [J].Dental Materials,2016,32(5):e93-e104.

[7]Sousa CJA,Loyola AM,Versiani MA,et al.A comparative histological evaluation of the biocompatibility of materials used in apical surgery[J].International Endodontic Journal,2004,37(11):738-748.

[8]Donadio M,Jiang J,He J,et al.Cytotoxicity evaluation of Activ GP and Resilon sealers in vitro[J].Oral Surgery,Oral Medicine,Oral Pathology,Oral Radiology,and Endodontology,2009,107(6):74-78.

[9]Pierlot CM,Kiri L,Boyd D.Effect of Ge/Si ratio on genotoxicity of germanium-containing glass ionomer cements[J].Materials Letters, 2015,52(3):143-147.

[10]Karap?nar-Kazanda? M,Bayrak ?F,Yalva? ME,et al.Cytotoxicity of 5 endodontic sealers on L929 cell line and human dental pulp cells [J].International Endodontic Journal,2011,44(7):626-634.

[11]Ogasawara T,Yoshimine Y,Yamamoto M,et al.Biocompatibility of an experimental glass-ionomer cement sealer in rat mandibular bone [J].Oral Surgery,Oral Medicine,Oral Pathology,Oral Radiology, and Endodontology,2003,96(4):458-465.

[12]Silva LAB,Barnett F,Pumarola-Su?é J,et al.Sealapex Xpress and RealSeal XT feature tissue compatibility in vivo[J].Journal of Endodontics,2014,40(9):1424-1428.

[13]Zmener O,Guglielmotti MB,Cabrini RL.Biocompatibility of two calcium hydroxide-based endodontic sealers:a quantitative study in the subcutaneous connective tissue of the rat[J].Journal of Endodontics,1988,14(5):229-235.

[14]Silveira CMM,Pinto S CS,Zedebski RAM,et al.Biocompatibility of four root canal sealers:a histopathological evaluation in rat subcutaneous connective tissue[J].Brazilian Dental Journal,2011,22(1): 21-27.

[15]Al-Hiyasat AS,Tayyar M,Darmani H.Cytotoxicity evaluation of various resin based root canal sealers[J].International Endodontic Journal,2010,43(2):148-153.

[16]Camargo CHR,Camargo SEA,Valera MC,et al.The induction of cytotoxicity,oxidative stress,and genotoxicity by root canal sealers in mammalian cells[J].Oral Surgery,Oral Medicine,Oral Pathology, Oral Radiology,and Endodontology,2009,108(6):952-960.

[17]Scarparo RK,Grecca FS,Fachin EVF.Analysis of tissue reactions to methacrylate resin-based,epoxy resin-based,and zinc oxide-eugenol endodontic sealers[J].Journal of Endodontics,2009,35(2):229-232.

[18]Zmener O,Pameijer CH,Kokubu GA,et al.Subcutaneous connective tissue reaction to methacrylate resin-based and zinc oxide and eugenol sealers[J].Journal of Endodontics,2010,36(9):1574-1579.

[19]Al-Hiyasat AS,Tayyar M,Darmani H.Cytotoxicity evaluation of various resin based root canal sealers[J].International Endodontic Journal,2010,43(2):148-153.

[20]Santos JM,Palma PJ,Ramos JC,et al.Periapical inflammation subsequent to coronal inoculation of dog teeth root filled with Resilon/ Epiphany in 1 or 2 treatment sessions with chlorhexidine medication [J].Journal of Endodontics,2014,40(6):837-841.

[21]Lodien? G,Morisbak E,Bruzell E,et al.Toxicity evaluation of root canal sealers in vitro[J].International Endodontic Journal,2008,41 (1):72-77.

[22]Shinde A,Kokate S,Hegde V.Comparative assessment of apical sealing ability of three different endodontic sealers:A scanning electron microscopic study[J].Journal of Pierre Fauchard Academy(India Section),2014,28(3):78-82.

[23]Accardo C,Himel VT,Lallier TE.A novel guttaflow sealer supports cell survival and attachment[J].Journal of Endodontics,2014,40(2): 231-234.

[24]Mandal P,Zhao J,Sah SK,et al.In vitro cytotoxicity of guttaflow 2 on human gingival fibroblasts[J].Journal of Endodontics,2014,40 (8):1156-1159.

[25]Ghanaati S,Willershausen I,Barbeck M,et al.Tissue reaction to sealing materials:different view at biocompatibility[J].European Journal of Medical Research,2010,15(11):483-492.

[26]W?livaara D?,Abrahamsson P,Isaksson S,et al.Periapical tissue response after use of intermediate restorative material,gutta-percha,reinforced zinc oxide cement,and mineral trioxide aggregate as retrograde root-end filling materials:a histologic study in dogs[J].Journal of Oral and Maxillofacial Surgery,2012,70(9):2041-2047.

[27]Silva EJNL,Rosa TP,Herrera DR,et al.Evaluation of cytotoxicity and physicochemical properties of calcium silicate-based endodontic sealer MTA Fillapex[J].Journal of Endodontics,2013,39(2): 274-277.

[28]Zhou H,Du T,Shen Y,et al.In Vitro cytotoxicity of calcium silicate-containing endodontic sealers[J].Journal of Endodontics,2015, 41(1):56-61.

[29]Viapiana R,Guerreiro-Tanomaru JM,Hungaro-Duarte MA,et al. Chemical characterization and bioactivity of epoxy resin and Portland cement-based sealers with niobium and zirconium oxide radiopacifiers[J].Dental Materials,2014,30(9):1005-1020.

[30]Ulusoy ??,Nay?r Y,Darendeliler-Yaman S.Effect of different root canal sealers on fracture strength of simulated immature roots[J].Oral Surgery,Oral Medicine,Oral Pathology,Oral Radiology,and Endodontology,2011,112(4):544-547.

[31]Mukhtar-Fayyad D.Cytocompatibility of new bioceramic-based materials on human fibroblast cells(MRC-5)[J].Oral Surgery,Oral Medicine,Oral Pathology,Oral Radiology,and Endodontology, 2011,112(6):137-142.

[32]Shih YH,Lin DJ,Chang KW,et al.Evaluation physical characteristics and comparison antimicrobial and anti-Inflammation potentials of dental root canal sealers containing hinokitiol in vitro[J].PLoS One,2014,9(6):e94941.

Research progress in biocompatibility of root canal sealers.

HU Can,LI Xiang-wei,SUN Hong-chen.Stomatological Hospital of Jilin University,Changchun 130000,Jilin,CHINA

Over the past few decades,the research on root canal sealer has developed rapidly with the continuous advancement of stomatology and material.Its biocompatibility,as a fundamental property,draws more and more attention of medical workers and researchers.This paper reviews the most commonly used root canal sealers currently,and lays a theoretical foundation for the development and application of novel root canal sealers.

Root canal sealer;Biocompatibility;Cytotoxicity

R783.2

A

1003—6350（2016）21—3539—04

2016-03-07)

李祥偉。E-mail：lixiangwei@126.com

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.21.032