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，因而被廣泛應用于齒科材料。但

2、羥基磷灰石粉體在手術后易移位、機械及成形能力性能差等缺點限制了其作為人工骨及齒科材料的應用。磷酸鈣骨水泥是一種自固化非陶瓷羥基磷灰石類骨修復材料，能在人體生理環(huán)境下發(fā)生水化固化反應，生成羥基磷灰石，具有良好的生物相容性及骨傳導性能。但其固化時間長、抗壓強度低、固化早期與水或血液接觸易于崩解等缺點限制了其在根管外科手術中的臨床應用。為了克服上述材料的缺點，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方面的工作:
　　1、天然羥基磷灰石/磷酸四鈣/聚丙烯酸復合材料的制備、表征及其性能研究
　　首次采用質量比為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進行調拌，制備出天然羥基磷灰石/磷酸四鈣/聚丙烯酸復合材料（

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。理化性能檢測結果顯示:NHA/TTCP/PAA調拌時呈面團狀，具有優(yōu)良的操作性能;固化時間為11.03±0.78min;固化1d及7d的抗壓強度分別為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相關標準。細胞相容性研究結果顯示，該材料的細胞毒性分級為0級或Ⅰ級，符合GB/T16886.5-2003標準，均為合格。因此，NHA/TTCP/PAA具有良好的理化性能及細胞相容性，臨床應用前景良好。
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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，達到ISO6876∶2001相關標準要求;7d組的抗壓強度分別為53.28±2.78MPa及62.

8、19±8.87MPa，顯著大于NHA/TTCP/PAA的抗壓強度(P＜0.05)。細胞相容性研究結果顯示: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材料的細胞毒性分級為0級或Ⅰ級，符合GB/T16886.5-2003標準，均為合格;在所有測試的材料中，NHA/TTCP/PAA-Zr的細胞毒性最小。鑒于NHA/TTCP/PAA-Zr具有更好的理化性能及細胞相容性，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成功關鍵因素之一。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行對比研究。研究結果顯示:MTA的微滲漏最小，NRFM次之，GIC的微滲漏最大，差別具有統(tǒng)計學意義（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胞水平對NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料的生物相容性進行研究。
　　1)采用SD大鼠皮下植入實驗檢測NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料對皮下結締組織反應性，結果顯示:

11、術后1w，所有實驗材料組的皮下組織均產生較為嚴重的炎癥反應，但隨著植入時間的延長，實驗組及對照組的皮下組織炎癥反應均較術后1w組顯著減輕。NRFM組與陰性對照組相似，炎癥反應最輕;MTA及GIC組雖然炎癥反應減輕，但在材料植入12w后，仍有一些炎癥細胞浸潤，其炎癥反應程度及范圍均較NRFM嚴重(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胞（MG-63細胞）的增殖與分化作用的影響，結果顯示:與陰性對照組相比，NRFM對MG-63細胞無明顯抑制作用，且能顯著促進5d及7d組細胞的堿性磷酸酶(ALP)活性(P＜0.05);MTA組對5d及7d組的MG-63細胞有顯著抑制作用，但能顯著促進ALP的活性(P＜0.05);與NRFM及MTA不同，GIC組不僅對5d組的MG-63細胞有顯著抑制作用，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細胞毒性最小，且有促進MG-63細胞向成骨細胞分化作用。
　　5、NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料對MG-63細胞成骨分化的分子機理研究
　　本論文采用基因表達譜芯片檢測了與NRFM、MTA及GIC三種牙根尖充填材料共培養(yǎng)5d后MG-63細胞的基因表達，研究結果顯示:NRFM組有2950個、MTA有2273個及GIC組有404個基因發(fā)生差異表達(P＜0.05)。采用DAVID在線數(shù)

14、據(jù)庫對3種材料的差異表達基因進行GO功能分類分析，結果顯示:NRFM組、MTA組及GIC組的差異表達基因分別影響6個、5個和1個與成骨分化相關的功能類別;NRFM組還影響2個與成牙相關的功能類別。差異表達基因參與的生物學通路分析結果顯示:NRFM和MTA組誘導MG-63細胞向成骨細胞的分化與PI3K-AKT信號通路和MAPK信號通路相關，而GIC組僅與PI3K-AKT信號通路相關。實時定量PCR實驗結果顯示:待驗證的6個與成骨分化相關基