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(jiān)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(méi)有細(xì)胞存在，因此自身無(wú)法再生。傳統(tǒng)的治療方法依賴合成材料來(lái)修復(fù)損傷的牙釉質(zhì)，但并不能模擬天然牙釉質(zhì)。隨著材料學(xué)的發(fā)展以及對(duì)有機(jī)基質(zhì)材料的基本特性的深入理解，合成釉質(zhì)有了進(jìn)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(lái)源的成體干細(xì)胞一起作用，新型材料的發(fā)展以及生長(zhǎng)因子的作用，奠定了生物釉質(zhì)再生的可能性。

修復(fù)：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(guò)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(yīng)用。最近的研究是采用過(guò)飽和溶液和牙釉質(zhì)衍生的釉原蛋白，在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中模擬口腔環(huán)境。

基于對(duì)牙釉質(zhì)的生物過(guò)程的理解和納米技術(shù)的進(jìn)步，Chen等制備出了fluoapatite納米棒，其類似于在過(guò)飽和的溶液化學(xué)生理?xiàng)l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(jiǎn)單的化學(xué)方法再生牙釉質(zhì)微結(jié)構(gòu)，這可能是牙科診所臨床應(yīng)用修復(fù)牙釉質(zhì)損傷的一個(gè)治療選擇。Zhang等人通過(guò)溶液介導(dǎo)的固態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程，用有機(jī)磷酸酯表面活性劑和明膠作為介質(zhì)，獲得了一個(gè)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(gè)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(shí)。SEM和FTIR表明，誘導(dǎo)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(dǎo)HAP晶體，成為脫礦釉質(zhì)的有機(jī)模板。在此，晶體的生長(zhǎng)是直接發(fā)生的，但持續(xù)時(shí)間是長(zhǎng)的，不適合實(shí)際應(yīng)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(gè)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(shí)驗(yàn)證實(shí)HAP/ TCP的粘結(jié)強(qiáng)度明顯高于HAP膜片，提示可用于牙釉質(zhì)修復(fù)。

最初，Chen等人表明活性劑可作為反膠束或微乳液來(lái)合成牙釉質(zhì)。近期，利茲大學(xué)的科學(xué)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(kāi)發(fā)出了一項(xiàng)專利技術(shù)，用于修復(fù)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(xué)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(rèn)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(yáng)離子選擇性膜系統(tǒng)合成復(fù)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(zhǎng)，可長(zhǎng)出細(xì)長(zhǎng)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(lái)制作仿生牙釉質(zhì)復(fù)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(qiáng)度為生理濃度。

再生：細(xì)胞策略

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

Huang等人對(duì)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(luò)，模仿細(xì)胞外基質(zhì)包圍成釉細(xì)胞的可能性進(jìn)行了研究。帶有RGD序列的納米纖維作為表面信號(hào)，已被用來(lái)促進(jìn)附著、增殖并分化成釉細(xì)胞樣細(xì)胞。成釉細(xì)胞樣細(xì)胞（LS8系）和原發(fā)性牙釉質(zhì)上皮（EOE）細(xì)胞在PA水凝膠內(nèi)進(jìn)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(zhǎng)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(xì)胞傳遞關(guān)鍵整合素信號(hào)增加其增殖和分化。

進(jìn)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(dá)譜的耦合響應(yīng)。這些研究提供了牙釉質(zhì)形成的分子機(jī)制，這有助于設(shè)計(jì)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(xì)胞是進(jìn)行牙釉質(zhì)替換的一個(gè)方法，因此需要基于傳代EOE細(xì)胞的培養(yǎng)，進(jìn)行組織工程技術(shù)。

Honda等人通過(guò)將細(xì)胞移植在體內(nèi)可降解支架上，檢測(cè)了傳代EOE細(xì)胞的牙釉質(zhì)形成能力。豬的第三磨牙新鮮牙髓細(xì)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(xì)胞直接接種在牙髓細(xì)胞上。移植后四周，EOE細(xì)胞、牙髓細(xì)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(jiàn)牙釉質(zhì)。此外，牙本質(zhì)和牙釉質(zhì)表面檢測(cè)到釉原蛋白的高柱狀上皮細(xì)胞免疫反應(yīng)，表明牙釉質(zhì)組織工程具有發(fā)達(dá)的成釉細(xì)胞。綜上所述，這些結(jié)果表明，培養(yǎng)的EOE細(xì)胞具有成牙釉質(zhì)的潛力。

由于EOE細(xì)胞在成人牙齒牙齒萌出后便消失，成釉細(xì)胞的替代細(xì)胞來(lái)源是：

Malassez上皮細(xì)胞剩余（ERM）

ERM是HERS直系來(lái)源，由牙釉質(zhì)頸環(huán)來(lái)源，最近報(bào)道，HERS來(lái)源的上皮細(xì)胞可分化為成釉細(xì)胞和產(chǎn)生牙釉質(zhì)牙本質(zhì)復(fù)合體。

骨髓細(xì)胞

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

人胚胎干細(xì)胞來(lái)源的上皮細(xì)胞

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

口腔角質(zhì)形成細(xì)胞

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

皮膚上皮細(xì)胞

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