活髓牙漂白材料面臨的挑戰(zhàn)與展望

孫 皎

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院·口腔醫(yī)學(xué)院口腔材料室，上海生物材料研究測試中心，國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，上海市口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200011）

隨著當(dāng)今社會人們對牙齒美白的需求日益增強(qiáng)，活髓牙漂白作為改善著色牙的有效手段已廣泛應(yīng)用于臨床。然而，它在賦予牙齒亮白效果的同時(shí)也帶來了牙齒敏感及牙髓損傷等臨床問題，這是一個不容忽視的挑戰(zhàn)。本文將聚焦現(xiàn)有的活髓牙漂白材料，通過分析材料成分、作用機(jī)理、影響漂白效果的因素、面臨的挑戰(zhàn)等，探討可能的解決途徑，展望未來的研究方向。

1 活髓牙漂白材料的成分

活髓牙漂白材料發(fā)揮作用主要依賴于其中的活性成分——氧化劑，無論是診室用還是家庭用，氧化劑的種類與濃度直接影響漂白的效果以及對牙髓的損傷程度，其他成分用以賦型和催化等作 用。

1.1 漂白氧化劑

過氧化氫（Hydrogen Peroxide， HP）是活髓牙漂白材料中最常見的氧化劑[1]，也是其主要成分，通常診室漂白治療應(yīng)用的是濃度較高（15%～40%）的HP；過氧化脲（Carbamide Peroxide， CP）和過硼酸鈉等可視為HP的前體成分，性質(zhì)較穩(wěn)定且易于保存，與水接觸后會釋放出一定量的HP發(fā)揮作用，例如10%CP可分解產(chǎn)生3.5%的HP。CP、過硼酸鈉以及含低濃度HP的漂白材料常用于家庭漂白或其他OTC美白產(chǎn)品中[2]。此外，還有以次氯酸鈉為活性成分的漂白產(chǎn)品，它的使用需配合檸檬酸等酸性物質(zhì)，但因該體系對牙釉質(zhì)損傷明顯且含氯產(chǎn)品的安全隱患較大[3]，目前這類漂白材料的應(yīng)用及研究甚少，因而本文主要闡述的是含過氧化氫類的活髓牙漂白材料。

1.2 其他成分

活髓牙漂白材料中除了氧化劑這一主要成分外，還有增稠成型劑、催化劑、光敏劑等。其中增稠劑可以是二氧化硅，卡波姆，羥甲基纖維素鈉，聚乙烯吡咯烷酮等中的一種或多種成分混合而成，根據(jù)產(chǎn)品的不同需求將其賦型成膏劑、凝膠、牙貼或涂漆等各種形式，以便于氧化活性成分能在牙釉質(zhì)表面釋放并擴(kuò)散[3]；有些漂白凝膠中含有氫氧化鉀或葡萄糖酸鈣等催化成分，它們能將酸性條件下穩(wěn)定儲存的過氧化氫激活并促進(jìn)氧自由基的釋放[4]，利于漂白效果的實(shí)現(xiàn)；利用光或激光配合活髓牙漂白的HP凝膠中還含有光敏劑，它能有效吸收紅外、可見光波能量，并通過弛豫形式傳遞給HP 分子使其活化。現(xiàn)有光敏劑包括納米二氧化鈦、激光互補(bǔ)色素等，如顯示紅顏色的β胡蘿卜素能與532 nm激光的綠色形成互補(bǔ)，從而增加了漂白凝膠對光能的吸收[5]。

2 活髓牙漂白材料的作用機(jī)理

活髓牙漂白的發(fā)展早期曾出現(xiàn)過以草酸或鹽酸為主的酸蝕漂白方法，但之后逐漸被以HP為代表的氧化漂白方法所取代?，F(xiàn)已明確漂白材料中HP分解產(chǎn)生的過羥基陰離子或羥基自由基、超氧自由基等成分是氧化漂白材料的化學(xué)基礎(chǔ)。然而，漂白劑接觸并滲透進(jìn)入牙體組織后發(fā)生的動態(tài)復(fù)雜反應(yīng)及最終實(shí)現(xiàn)亮白效果的具體機(jī)制目前尚不完全明確。一般認(rèn)為小分子量的HP易滲透進(jìn)入牙釉質(zhì)本質(zhì)層，可通過氧化降解牙體組織內(nèi)含有共軛雙鍵的染色基團(tuán)，使其變?yōu)榈驘o色分子[3，6]；近年來有學(xué)者對此觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，因?yàn)楣庾V分析技術(shù)未在牙齒結(jié)構(gòu)中檢測到染色基團(tuán)或其副產(chǎn)物的存在，他們認(rèn)為HP漂白是通過氧化牙體有機(jī)基質(zhì)改變其光學(xué)特征而實(shí)現(xiàn)的[7，8]。

還有研究提出活髓牙漂白效果是由牙本質(zhì)的顏色改變所主導(dǎo)的[9]，畢竟牙色主要體現(xiàn)的是牙本質(zhì)的顏色，牙釉質(zhì)只在藍(lán)光范圍內(nèi)通過光散射發(fā)揮較小的作用。但Sulieman發(fā)現(xiàn)，在體外條件下，即使缺乏牙髓組織的靜壓力及牙本質(zhì)小管液外排效應(yīng)等不利因素，高濃度HP凝膠也未能實(shí)現(xiàn)茶染色牙本質(zhì)全層的漂白[10]。他還指出過氧化氫的有效漂白層面涉及牙釉質(zhì)及淺層牙本質(zhì)即可，無需達(dá)到牙本質(zhì)深層就能實(shí)現(xiàn)牙體整體亮白度的明顯改善[11]，可能的原因是牙齒表層的透明度降低及亮度提升產(chǎn)生了遮蓋效果[12]。由此可見，以HP為代表的氧化漂白劑與活髓牙之間究竟發(fā)生了怎樣的動態(tài)化學(xué)反應(yīng)及后續(xù)的光學(xué)特征變化等還有待進(jìn)一步研究。

3 活髓牙漂白效果的影響因素

活髓牙漂白效果受諸多因素的影響，了解以下主要因素對獲得良好的漂白效果以及減少并發(fā)的牙齒損傷至關(guān)重要。

3.1 著色牙的類型

活髓牙的著色可以分為外源性著色和內(nèi)源性著色兩大類，一般外源性著色牙要比內(nèi)源性著色牙的漂白效果好，因?yàn)榍罢叩纳爻练e層更為表淺，且不伴有牙體結(jié)構(gòu)的病變。一些釉質(zhì)發(fā)育不全、礦化不良導(dǎo)致的牙色異常或重度四環(huán)素牙等現(xiàn)階段還無法通過活髓牙漂白的方法完全得以改 善。

3.2 氧化活性成分的濃度及作用持續(xù)時(shí)間

氧化活性成分的濃度在一定程度上是決定活髓牙漂白效果的最主要因素，其次是漂白劑在牙面上的作用時(shí)間，同時(shí)兩者也存在直接的關(guān)聯(lián)性，一般認(rèn)為漂白材料中氧化成分濃度越高，達(dá)到預(yù)期的牙齒亮白度所需的作用時(shí)間就越短。例如，診室用高濃度HP單次操作時(shí)間多為45 min，根據(jù)患者的美白要求可能需要1～3次治療；而家庭用漂白材料中氧化劑濃度偏低，常需持續(xù)數(shù)周的使用才能獲得相應(yīng)的漂白效果。

3.3 光/激光的輔助使用

目前研究中有關(guān)輔助使用光/激光能否提高活髓牙漂白效果還存在一些爭議。某些診室用HP漂白凝膠需配合應(yīng)用LED藍(lán)紫光、氬激光和半導(dǎo)體激光等，因?yàn)槭褂霉庠幢徽J(rèn)為能促進(jìn)HP分解生成氧自由基，同時(shí)提高或加速牙齒亮白效果。但是這一觀點(diǎn)遭到很多學(xué)者質(zhì)疑。Serrano指出光催化效應(yīng)不能改善35%HP的美白效果，而對15%～20%HP凝膠有一定益處，這可能是因?yàn)楦邼舛菻P本身已能產(chǎn)生足夠多的自由基，且有未知的關(guān)鍵步驟影響漂白過程[13]?？傊?，目前尚缺乏足夠的臨床證據(jù)證明光源使用的必要性[14]。

3.4 漂白材料中的其他助劑

活髓牙漂白材料中都需要添加一些助劑，有些助劑涉及活性氧的釋放和擴(kuò)散過程進(jìn)而對漂白效果產(chǎn)生影響。例如Opalescent Boost凝膠需要將含有KOH的催化成分與過氧化氫充分混合后使用，堿活化過程能促進(jìn)HP釋放大量活性氧，直接影響漂白效果；又如增稠劑的粘度會影響活性成分的釋放和有效擴(kuò)散。因此，即使漂白氧化劑主體成分相同、作用原理類似，但由于不同活髓牙漂白產(chǎn)品中助劑配方各異，其漂白效果就會有所不同，這也部分解釋了為何眾多漂白研究報(bào)道的結(jié)果存在較大的差異性。

4 活髓牙漂白材料面臨的挑戰(zhàn)

現(xiàn)有的活髓牙漂白材料在發(fā)揮牙齒美白功效的同時(shí)，不可避免地會對牙齒硬組織和牙髓組織帶來一定程度的損傷，必須引起高度重視。

4.1 牙齒表面硬組織的損傷

有報(bào)道顯示活髓牙漂白會導(dǎo)致牙釉質(zhì)表面發(fā)生蝕刻樣或凹坑樣改變，羥基磷灰石晶體脫礦，甚至表面顯微硬度下降等[15-16]。這些硬組織改變的發(fā)生一部分來自偏酸性漂白材料對牙齒硬組織的酸蝕作用，另一部分源于漂白劑活性成分的氧化作用，即小分子過氧化氫易擴(kuò)散至釉柱間質(zhì)中，與蛋白、脂類及無機(jī)晶體發(fā)生氧化反應(yīng)后導(dǎo)致釉質(zhì)表面形貌變化或出現(xiàn)礦物質(zhì)丟失等[17]。

有學(xué)者認(rèn)為，漂白后牙釉質(zhì)的表面形態(tài)或成分改變不會長期存在，因?yàn)橥僖褐械脑俚V化成分會促進(jìn)損傷區(qū)域逐漸實(shí)現(xiàn)生理性修復(fù)[18]。然而，漂白后表面完整性受損的牙釉質(zhì)易被外源色素附著而出現(xiàn)顏色回復(fù)現(xiàn)象，導(dǎo)致美白效果維持不佳。更為重要的是牙釉質(zhì)表面的局部脫礦及粗糙度增加還會促進(jìn)致齲菌斑的黏附[19]，導(dǎo)致牙齒抗齲能力減弱，但Al-Qunaian的研究認(rèn)為：過氧化氫類美白劑的處理不會增加齲易感性[20]。

為了規(guī)避上述風(fēng)險(xiǎn)，一些漂白材料的pH值被調(diào)整至中性或弱堿性，并嘗試在其中添加或配合使用氟化物、鈣磷酸鹽類生物活性材料等以減少釉質(zhì)的脫礦程度[21-22]，但也有研究發(fā)現(xiàn)這些應(yīng)對措施未能有效解決問題。Cavalli 采用氟化鈉、氯化鈣配合35% HP使用，發(fā)現(xiàn)釉質(zhì)表面的礦物質(zhì)成分無明顯變化，在偏振光顯微鏡下觀察時(shí)表層下脫礦仍存在[23]。還有報(bào)道發(fā)現(xiàn)在家庭漂白凝膠中添加鈣鹽成分或無定形磷酸鈣，未能抑制14 d后牙釉質(zhì)脫礦的發(fā)生[24]。

4.2 牙齒敏感及牙髓損傷

活髓牙漂白引起的牙齒敏感是最常見的并發(fā)癥?；颊咴谄缀蟪７从秤胁煌潭鹊难例X敏感，一般所表現(xiàn)的刺痛或抽痛等癥狀會持續(xù)2～4 d，也有長達(dá)39 d[25]。如何有效規(guī)避這一最令人不適的并發(fā)癥是現(xiàn)階段活髓牙漂白領(lǐng)域所面臨的重要挑戰(zhàn)。研究認(rèn)為：漂白后敏感主要與由過氧化氫及其副產(chǎn)物所引發(fā)的牙髓損傷或炎癥狀態(tài)有關(guān)[26]，這與解釋牙本質(zhì)敏感的液體動力學(xué)說有所不同。漂白材料中的主要活性成分HP易透過牙釉質(zhì)及牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)入髓腔[27]，由于牙髓組織中應(yīng)對損傷的保護(hù)性酶的產(chǎn)生及釋放量不足，最終導(dǎo)致細(xì)胞氧化應(yīng)激水平升高，細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化，進(jìn)而發(fā)生細(xì)胞膜損傷乃至細(xì)胞凋亡等[28]。大多數(shù)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究都顯示漂白后牙髓組織出現(xiàn)結(jié)構(gòu)紊亂，不同程度的炎癥反應(yīng)甚至壞死，并伴有疼痛相關(guān)的神經(jīng)肽類分泌增多[29-30]。在活髓牙漂白引發(fā)的痛覺傳導(dǎo)過程中參與介導(dǎo)的傷害感受器可能是對HP敏感的初級感覺神經(jīng)元上的TRPA1離子通道[26，31]。因此，減少漂白劑中的過氧化氫進(jìn)入髓腔的滲透量，可能是緩解這類牙齒敏感及牙髓損傷的關(guān)鍵。

5 減少敏感癥狀及牙髓損傷的途徑

針對活髓牙漂白后出現(xiàn)的上述問題，現(xiàn)有以下幾種嘗試解決的途徑：

5.1 減少氧化劑濃度

盡管有學(xué)者試圖減少氧化劑濃度，并輔助LED藍(lán)紫光或激光等彌補(bǔ)美白效果的不足，但這一方式可能會因光熱效應(yīng)反而加重漂白后敏感[32]。事實(shí)上，降低HP濃度并不會成比例地降低其髓腔滲透量[33]，因而該方法的有效性尚未得到公認(rèn)。

5.2 利用催化劑分解消耗HP

有報(bào)道將鐵鹽、錳鹽等金屬催化劑或過氧化物酶加入漂白材料中以催化HP產(chǎn)生活性氧[34-35]，這種方法已被證實(shí)能有效減少HP進(jìn)入髓腔的滲透量，HP引起的細(xì)胞毒性及氧化應(yīng)激水平也有所下降，但相關(guān)研究未涉及體內(nèi)環(huán)境下漂白后敏感及損傷情況的評價(jià)。另外，基于堿性條件下HP的解離常數(shù)有顯著提高，Whiteness HP Blue系列產(chǎn)品利用葡萄糖酸鈣將凝膠的pH值控制在8.5～9.0左右，試圖通過減少HP滲透量來減輕牙髓損傷，有臨床研究顯示此類弱堿性漂白材料引起的敏感發(fā)生率較中性或弱酸性凝膠少[36]。

5.3 添加鉀鹽成分

由于鉀離子去極化能降低牙髓神經(jīng)傳導(dǎo)的興奮性進(jìn)而緩解疼痛，故人們在漂白材料中添加草酸鉀或硝酸鉀等鉀鹽成分以期減少敏感發(fā)生。但有研究指出HP的滲透速度快于鉀離子[37]，在鉀離子發(fā)揮降低神經(jīng)興奮性作用之前HP就可能已經(jīng)進(jìn)入髓腔并引發(fā)損傷。因此，利用鉀鹽緩解漂白后敏感的有效性仍存有爭議。

5.4 配合使用再礦化成分或抗炎鎮(zhèn)痛藥物

有些學(xué)者建議活髓牙漂白時(shí)可使用氟化鈉、磷硅酸鈉鈣、無定形磷酸鈣等再礦化成分，以期封閉牙本質(zhì)小管，減少外界刺激繼而降低敏感的發(fā)生。Alexandrin開展的隨機(jī)臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用CPP-ACPF可以明顯緩解35%HP漂白后的牙齒敏感癥狀，但同樣能釋放活性鈣和磷酸根離子的磷硅酸鈉鈣則作用效果不佳[38]。今后尚需進(jìn)一步明確最具緩解牙齒敏感功效的再礦化成分的種類、有效濃度以及配合活性牙漂白應(yīng)用的最佳時(shí)機(jī)。也有部分研究采用非甾體類抗炎鎮(zhèn)痛藥物預(yù)防或治療漂白后敏感，但Meta分析顯示療效不佳[31，39]，這可能是髓腔內(nèi)有效藥物濃度不足所致。

6 展望

活髓牙漂白后出現(xiàn)的敏感及牙髓損傷是長期困擾漂白領(lǐng)域的棘手問題，迄今為止尚無一種公認(rèn)的、明確能緩解或消除漂白后敏感的有效方法，主要原因可能應(yīng)歸于現(xiàn)有HP類漂白材料的固有缺陷，即小分子量過氧化氫的高滲透性及強(qiáng)氧化性勢必會導(dǎo)致一定程度的牙齒敏感和牙髓損傷。因此，預(yù)期在活髓牙漂白領(lǐng)域有所突破，從根本上解決上述挑戰(zhàn)，可能需要我們轉(zhuǎn)換思路，探索全新的非過氧化氫類的漂白材料，該材料必須既有類似HP的氧化活性，發(fā)揮漂白牙齒的功效，又具有相對低的滲透性，避免活性成分進(jìn)入牙髓組織引起敏感及損傷。

以往有學(xué)者嘗試用水果酸天然成分來漂白牙齒，但其色值改變的效果不夠理想[40]；還有利用含有還原劑偏亞硫酸鈉的脂質(zhì)體進(jìn)行漂白，突破了傳統(tǒng)氧化漂白的思路，但相關(guān)研究還處于起步階段，缺乏生物安全性方面的有效數(shù)據(jù)[41]；最近有研究通過聚多巴胺對納米二氧化鈦進(jìn)行表面改性和包裹，使其在可見光范圍內(nèi)與水作用產(chǎn)生氧自由基從而分解色素，該方法初步顯示出一定的漂白效果[42]。總之，現(xiàn)有的為數(shù)不多的對非過氧化氫類漂白材料的研究都缺乏關(guān)注牙齒敏感或牙髓損傷這一關(guān)鍵問題或提供充分的實(shí)驗(yàn)論證，由此提示：致力于研發(fā)能兼顧有效性和低（無）牙髓刺激性的、全新的非過氧化氫類漂白體系可能是未來活髓牙漂白材料領(lǐng)域的重要研究方向。

致謝：

衷心感謝楊甦博士生在檢索和整理文獻(xiàn)資料中提供的幫助。