轉(zhuǎn)：口腔視界

Enamel Regeneration - Current Progress and Challenges 

JAYASUDHA, BASWARAJ, NAVIN H.K, PRASANNA K.B

摘要

牙釉質(zhì)是牙齒的外殼。它是人體中最堅硬的礦化組織。牙釉質(zhì)需要抵抗口腔環(huán)境中牙齒的脫礦，并且抵御磨耗、損傷和齲壞。牙釉質(zhì)由于萌出后表面沒有細胞存在，因此自身無法再生。傳統(tǒng)的治療方法依賴合成材料來修復損傷的牙釉質(zhì)，但并不能模擬天然牙釉質(zhì)。隨著材料學的發(fā)展以及對有機基質(zhì)材料的基本特性的深入理解，合成釉質(zhì)有了進一步發(fā)展。牙釉質(zhì)形成的理解和蛋白質(zhì)、基因產(chǎn)物之間的相互作用，與口腔中分離出的不同來源的成體干細胞一起作用，新型材料的發(fā)展以及生長因子的作用，奠定了生物釉質(zhì)再生的可能性。

修復：牙釉質(zhì)合成

前期研究已就再生牙釉質(zhì)的羥基磷灰石微結(jié)構(gòu)提出了各種方法。例如，使用鈣-EDTA鈣控釋水熱法，采用含過氧化氫的涂料將磷酸八鈣突經(jīng)熱液轉(zhuǎn)換后成為HA納米突。這些方法涉及高溫、高壓或極低的酸度，這些不適合臨床應用。最近的研究是采用過飽和溶液和牙釉質(zhì)衍生的釉原蛋白，在適當?shù)沫h(huán)境中模擬口腔環(huán)境。

基于對牙釉質(zhì)的生物過程的理解和納米技術(shù)的進步，Chen等制備出了fluoapatite納米棒，其類似于在過飽和的溶液化學生理條件下形成的釉柱結(jié)構(gòu)。這些納米棒和從大鼠切牙牙釉質(zhì)分離得到天然牙釉質(zhì)晶體類似。Yin等人利用簡單的化學方法再生牙釉質(zhì)微結(jié)構(gòu)，這可能是牙科診所臨床應用修復牙釉質(zhì)損傷的一個治療選擇。Zhang等人通過溶液介導的固態(tài)轉(zhuǎn)換過程，用有機磷酸酯表面活性劑和明膠作為介質(zhì)，獲得了一個有序的類牙釉質(zhì)羥基磷灰石（HAP）結(jié)構(gòu)。

有一些研究將劃傷和脫礦的牙表面浸泡在溶液中。Chak等人將有刮痕的人工牙浸置于納米HAP粉末蒸餾水懸浮液三個月。SEM和AFM表明劃傷表面沉積有羥基磷灰石晶體，粗糙度增加，且類似于固有層。Lianchen等將脫礦牙釉質(zhì)樣品浸在10000ppm的PAMAM-COOH溶液中30分鐘，然后在鈣磷含或不含氟的溶液中20小時。SEM和FTIR表明，誘導的HAP晶體具有類似自然完好的牙釉質(zhì)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。因此，PAMAM-COOH可以誘導HAP晶體，成為脫礦釉質(zhì)的有機模板。在此，晶體的生長是直接發(fā)生的，但持續(xù)時間是長的，不適合實際應用。

Stephen mann和他的同事用amoprphous磷酸鈣和聚合物微納米纖維制備了納米水凝膠墊，其產(chǎn)生的HAP晶體作為一種中間層覆蓋在釉質(zhì)表面。因此，它可以用于磨損或磨耗的牙釉質(zhì)表面的再生。Ying等，用瓊脂糖凝膠法，模擬自然牙釉質(zhì)的分泌或基質(zhì)形成階段。這種仿生礦化模型再生的類釉質(zhì)棱柱狀結(jié)構(gòu)硬度接近天然牙釉質(zhì)。

Hontsu等人，使用磷酸鈣溶液直接附著在牙釉質(zhì)表面上成功地制備了一個彈性HAP膜片。膜片表面和牙表面之間的界面不是完全貼合的，之后嘗試采用雙層HAP磷酸鈣層涂層，改善其粘附性。實驗證實HAP/ TCP的粘結(jié)強度明顯高于HAP膜片，提示可用于牙釉質(zhì)修復。

最初，Chen等人表明活性劑可作為反膠束或微乳液來合成牙釉質(zhì)。近期，利茲大學的科學家們發(fā)現(xiàn)了在病變牙釉質(zhì)內(nèi)模擬牙釉質(zhì)的方法，從而使牙釉質(zhì)能再生。他們已經(jīng)開發(fā)出了一項專利技術(shù)，用于修復牙釉質(zhì)的再生。p11-4肽單體（curodont）可在常規(guī)唾液中，使脫礦牙釉質(zhì)形成新的結(jié)晶。體內(nèi)研究表明，肽可以減少脫礦，顯著增加再礦化。

到目前為止研究表明，利用化學溶液或HAP膜片可以形成類牙釉質(zhì)結(jié)構(gòu)?；谛碌陌l(fā)現(xiàn)，目前的研究策略認為，釉原蛋白是生物礦化作用的關(guān)鍵階段。Marinet提出了仿生條件下，陽離子選擇性膜系統(tǒng)合成復合釉原蛋白的方法。在這種方法中，釉原蛋白在八鈣晶體中生長，可長出細長棒狀晶體和粘附在晶體中的晶體蛋白。新的電解沉積技術(shù)已被用來制作仿生牙釉質(zhì)復合涂層，其電解溶液中含有鈣、磷離子，可溶性重組釉原蛋白，pH值和離子強度為生理濃度。

再生：細胞策略

目前，研究人員正在進一步研究以細胞為基礎(chǔ)的牙釉質(zhì)再生策略。再生治療需要干細胞、支架和生長因子。

Huang等人對合成的和自組裝的活性納米結(jié)構(gòu)材料在生理環(huán)境下形成納米纖維網(wǎng)絡，模仿細胞外基質(zhì)包圍成釉細胞的可能性進行了研究。帶有RGD序列的納米纖維作為表面信號，已被用來促進附著、增殖并分化成釉細胞樣細胞。成釉細胞樣細胞（LS8系）和原發(fā)性牙釉質(zhì)上皮（EOE）細胞在PA水凝膠內(nèi)進行培養(yǎng)，PA注入到小鼠胚胎的切牙牙釉質(zhì)上皮內(nèi)，移植至宿主體內(nèi)腎囊下長期培養(yǎng)。具有羥基磷灰石結(jié)構(gòu)的生物活性PA類似于真正的牙釉質(zhì)，可經(jīng)其向細胞傳遞關(guān)鍵整合素信號增加其增殖和分化。

進一步的研究是為了闡明整合素受體的生物材料和基因表達譜的耦合響應。這些研究提供了牙釉質(zhì)形成的分子機制，這有助于設計合成的再生方法和操作途徑，以控制牙釉質(zhì)再生。

牙釉質(zhì)組織工程

處理EOE細胞是進行牙釉質(zhì)替換的一個方法，因此需要基于傳代EOE細胞的培養(yǎng)，進行組織工程技術(shù)。

Honda等人通過將細胞移植在體內(nèi)可降解支架上，檢測了傳代EOE細胞的牙釉質(zhì)形成能力。豬的第三磨牙新鮮牙髓細胞在冠形成早期階段先被移植至支架材料上，然后傳代的EOE細胞直接接種在牙髓細胞上。移植后四周，EOE細胞、牙髓細胞和支架，出現(xiàn)了類似成釉的現(xiàn)象。在最成熟的結(jié)構(gòu)，移植物中可見牙釉質(zhì)。此外，牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)表面檢測到釉原蛋白的高柱狀上皮細胞免疫反應，表明牙釉質(zhì)組織工程具有發(fā)達的成釉細胞。綜上所述，這些結(jié)果表明，培養(yǎng)的EOE細胞具有成牙釉質(zhì)的潛力。

由于EOE細胞在成人牙齒牙齒萌出后便消失，成釉細胞的替代細胞來源是：

Malassez上皮細胞剩余（ERM）

ERM是HERS直系來源，由牙釉質(zhì)頸環(huán)來源，最近報道，HERS來源的上皮細胞可分化為成釉細胞和產(chǎn)生牙釉質(zhì)牙本質(zhì)復合體。

骨髓細胞

實驗研究中，骨髓細胞與單純口腔上皮細胞的懸液可與牙胚間充質(zhì)相互作用。經(jīng)過20天的培養(yǎng)，可形成牙冠結(jié)構(gòu)。這項研究的成功提供了一個新的牙釉質(zhì)組織工程的細胞來源。

人胚胎干細胞來源的上皮細胞

將人的成釉細胞譜系（ALCs）與人類胚胎干細胞（hESCs）相比發(fā)現(xiàn)，可胚胎干細胞作為一個潛在的成釉細胞再生的替代細胞來源。

口腔角質(zhì)形成細胞

非牙科上皮細胞可能是一個新的牙釉質(zhì)組織工程技術(shù)的細胞來源。特別令人感興趣的是成體非口腔上皮細胞可分化為成釉細胞產(chǎn)生牙釉質(zhì)。

皮膚上皮細胞

Liu Y等人的研究發(fā)現(xiàn)，成體皮膚上皮細胞具有轉(zhuǎn)化為成釉細胞的潛力。研究表明，皮膚上皮細胞可在合適的條件和有效的誘導下，成為替代細胞。替代細胞來源的優(yōu)點和局限性見下表。