新型牙根尖充填材料的制備及性能研究.pdf

1、牙根尖充填材料種類眾多，形式各樣，但均具有一定缺陷。理想的牙根尖充填材料應(yīng)具有良好的封閉性、無毒性及致癌性、體積穩(wěn)定、不受潮濕等因素影響、X射線阻射、易于臨床操作、抑菌性能及生物相容性良好等。到目前為止，還沒有一種牙根尖充填材料能達(dá)到上述全部要求。因此，研制一種理想的新型牙根尖充填材料具有十分重要的臨床意義及應(yīng)用前景。
　　羥基磷灰石是人體骨骼及牙齒等硬組織主要成分之一，具有優(yōu)良的生物活性及生物相容性，因而被廣泛應(yīng)用于齒科材料。但

2、羥基磷灰石粉體在手術(shù)后易移位、機(jī)械及成形能力性能差等缺點(diǎn)限制了其作為人工骨及齒科材料的應(yīng)用。磷酸鈣骨水泥是一種自固化非陶瓷羥基磷灰石類骨修復(fù)材料，能在人體生理環(huán)境下發(fā)生水化固化反應(yīng)，生成羥基磷灰石，具有良好的生物相容性及骨傳導(dǎo)性能。但其固化時(shí)間長、抗壓強(qiáng)度低、固化早期與水或血液接觸易于崩解等缺點(diǎn)限制了其在根管外科手術(shù)中的臨床應(yīng)用。為了克服上述材料的缺點(diǎn)，本論文首次將天然羥基磷灰石、磷酸四鈣、聚丙烯酸、檸檬酸、檸檬酸鈉及氧化鋯等材料復(fù)合，

3、研制出一種新型牙根尖充填材料。該材料具有良好的理化性能及生物相容性，有望成為理想的牙根尖充填材料。本論文主要包括以下幾個(gè)方面的工作:
　　1、天然羥基磷灰石/磷酸四鈣/聚丙烯酸復(fù)合材料的制備、表征及其性能研究
　　首次采用質(zhì)量比為43.5％天然羥基磷灰石，43.5％磷酸四鈣、8.7％聚丙烯酸、2.15％檸檬酸及2.15％檸檬酸鈉為粉體，液劑為蒸餾水，按粉液比為5∶1進(jìn)行調(diào)拌，制備出天然羥基磷灰石/磷酸四鈣/聚丙烯酸復(fù)合材料（

4、NHA/TTCP/PAA）。該材料的X射線衍射(XRD）、掃描電鏡(SEM)及傅里葉紅外光譜(FTIR)表征結(jié)果顯示，其主要成分為羥基磷灰石及羧酸鈣鹽。理化性能檢測結(jié)果顯示:NHA/TTCP/PAA調(diào)拌時(shí)呈面團(tuán)狀，具有優(yōu)良的操作性能;固化時(shí)間為11.03±0.78min;固化1d及7d的抗壓強(qiáng)度分別為25.58±2.68MPa及38.21±5.72MPa; pH值介于6.13～8.37之間，24h后即呈弱堿性;孔隙率為13.91％;溶解

5、度為介于1.28％～1.33％;在磷酸緩沖液(PBS)中不會(huì)被崩解，具有良好的抗稀散性能;接觸角為54.33°±8.99°，親水性良好;但其X射線阻射值較低，僅等效于1.11±0.05mm的純鋁，不符合ISO6876∶2001相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。細(xì)胞相容性研究結(jié)果顯示，該材料的細(xì)胞毒性分級為0級或Ⅰ級，符合GB/T16886.5-2003標(biāo)準(zhǔn)，均為合格。因此，NHA/TTCP/PAA具有良好的理化性能及細(xì)胞相容性，臨床應(yīng)用前景良好。
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6、、基于NHA/TTCP/PAA的新型牙根尖充填材料制備、表征及其性能研究
　　在NHA/TTCP/PAA粉體中分別添加20％氧化鋯、氧化鉍及硫酸鋇等X射線阻射劑，制備出三種含X射線阻射劑NHA/TTCP/PAA材料，即含氧化鋯NHA/TTCP/PAA(NHA/TTCP/PAA-Zr)、含氧化鉍NHA/TTCP/PAA(NHA/TTCP/PAA-Bi)及含硫酸鋇NHA/TTCP/PAA(NHA/TTCP/PAA-Ba)。含X射線阻射

7、劑NHA/TTCP/PAA材料的XRD、SEM及FTIR表征結(jié)果顯示，其主要成分為羥基磷灰石、羧酸鈣鹽及其所含的X射線阻射劑。理化性能檢測結(jié)果顯示:該類材料除具有NHA/TTCP/PAA相似的理化性能外，NHA/TTCP/PAA-Bi及NHA/TTCP/PAA-Zr的X射線阻射值分別等效于5.22±0.23mm及3.63±0.22mm純鋁，達(dá)到ISO6876∶2001相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求;7d組的抗壓強(qiáng)度分別為53.28±2.78MPa及62.

8、19±8.87MPa，顯著大于NHA/TTCP/PAA的抗壓強(qiáng)度(P＜0.05)。細(xì)胞相容性研究結(jié)果顯示:新鮮材料組（固化10min）及固化組（固化24h）含X射線阻射劑NHA/TTCP/PAA材料的細(xì)胞毒性分級為0級或Ⅰ級，符合GB/T16886.5-2003標(biāo)準(zhǔn)，均為合格;在所有測試的材料中，NHA/TTCP/PAA-Zr的細(xì)胞毒性最小。鑒于NHA/TTCP/PAA-Zr具有更好的理化性能及細(xì)胞相容性，本論文將其確定為新型牙根尖充填

9、材料(NRFM)。
　　3、NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料的封閉性能對比研究
　　牙根尖充填材料的封閉性能是影響根管外科手術(shù)成功關(guān)鍵因素之一。本論文通過建立人離體牙根管及模擬根管的微滲漏模型，采用染色法對NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料的封閉性進(jìn)行對比研究。研究結(jié)果顯示:MTA的微滲漏最小，NRFM次之，GIC的微滲漏最大，差別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。利用SEM檢測材料與人離體牙根管邊緣適合性，

10、結(jié)果顯示，MTA及NRFM的邊緣適合性好，GIC的邊緣適合性差。
　　4、NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料的生物相容性對比研究
　　由于牙根尖充填材料直接與根尖周圍組織相接觸，生物相容性是其最重要的性能之一。本論文從整體水平及細(xì)胞水平對NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料的生物相容性進(jìn)行研究。
　　1)采用SD大鼠皮下植入實(shí)驗(yàn)檢測NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料對皮下結(jié)締組織反應(yīng)性，結(jié)果顯示:

11、術(shù)后1w，所有實(shí)驗(yàn)材料組的皮下組織均產(chǎn)生較為嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)，但隨著植入時(shí)間的延長，實(shí)驗(yàn)組及對照組的皮下組織炎癥反應(yīng)均較術(shù)后1w組顯著減輕。NRFM組與陰性對照組相似，炎癥反應(yīng)最輕;MTA及GIC組雖然炎癥反應(yīng)減輕，但在材料植入12w后，仍有一些炎癥細(xì)胞浸潤，其炎癥反應(yīng)程度及范圍均較NRFM嚴(yán)重(P＜0.05)。上述三種牙根尖充填材料中，NRFM的組織相容性最佳。
　　2)采用Transwell小室系統(tǒng)檢測了NRFM、MTA及GIC

12、三種牙根尖充填材料對人成骨肉瘤細(xì)胞（MG-63細(xì)胞）的增殖與分化作用的影響，結(jié)果顯示:與陰性對照組相比，NRFM對MG-63細(xì)胞無明顯抑制作用，且能顯著促進(jìn)5d及7d組細(xì)胞的堿性磷酸酶(ALP)活性(P＜0.05);MTA組對5d及7d組的MG-63細(xì)胞有顯著抑制作用，但能顯著促進(jìn)ALP的活性(P＜0.05);與NRFM及MTA不同，GIC組不僅對5d組的MG-63細(xì)胞有顯著抑制作用，而且能顯著抑制3d、5d及7d組的ALP活性(P＜0

13、.05)。在這三種材料中，NRFM細(xì)胞毒性最小，且有促進(jìn)MG-63細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化作用。
　　5、NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料對MG-63細(xì)胞成骨分化的分子機(jī)理研究
　　本論文采用基因表達(dá)譜芯片檢測了與NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料共培養(yǎng)5d后MG-63細(xì)胞的基因表達(dá)，研究結(jié)果顯示:NRFM組有2950個(gè)、MTA有2273個(gè)及GIC組有404個(gè)基因發(fā)生差異表達(dá)(P＜0.05)。采用DAVID在線數(shù)

14、據(jù)庫對3種材料的差異表達(dá)基因進(jìn)行GO功能分類分析，結(jié)果顯示:NRFM組、MTA組及GIC組的差異表達(dá)基因分別影響6個(gè)、5個(gè)和1個(gè)與成骨分化相關(guān)的功能類別;NRFM組還影響2個(gè)與成牙相關(guān)的功能類別。差異表達(dá)基因參與的生物學(xué)通路分析結(jié)果顯示:NRFM和MTA組誘導(dǎo)MG-63細(xì)胞向成骨細(xì)胞的分化與PI3K-AKT信號(hào)通路和MAPK信號(hào)通路相關(guān)，而GIC組僅與PI3K-AKT信號(hào)通路相關(guān)。實(shí)時(shí)定量PCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:待驗(yàn)證的6個(gè)與成骨分化相關(guān)基