《Biomimetics》：Calcium Silicate-Based Cements for Vital Pulp Therapy: Integrated Assessment of Radiopacity, Elemental Composition, and 24-h Pulp Cell Responses
Belen ?irino?lu ?apan,
Vasfiye I??k,
Tugba Elgün,
Zeynep Hale Kele? and
Soner ?i?mano?lu
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本研究为克服传统MTA材料的局限，评估了四种新型钙硅酸盐基水门汀（NeoMTA2、NeoPUTTY、TheraCal PT、One-Fil PT）的性能。研究结果显示，不同材料在射线阻射性、细胞相容性及炎症因子表达上存在显著差异。其中NeoMTA2和NeoPUTTY在短期细胞活性和抗炎反应方面表现更佳，而One-Fil PT的射线阻射性最优但细胞毒性较高。该研究为临床活髓治疗中材料的选择，尤其是平衡理化性能与生物学反应，提供了重要的实验数据。
在当代牙科医学中，保存天然牙齿的功能和活力是重要的治疗目标。活髓治疗(Vital Pulp Therapy, VPT)作为一种微创技术，旨在通过覆盖生物相容性材料，促进牙髓的修复和愈合，从而避免根管治疗。钙硅酸盐基水门汀(Calcium Silicate-Based Cements)因其良好的生物活性、密封能力和促进硬组织形成的能力，已成为VPT的主流材料。然而，随着技术的进步，新型材料不断涌现，它们虽然在操作便利性（如预混、即用型）上有所改进，但其综合性能，特别是射线阻射性（在X光片上的可见度）、化学成分对牙髓细胞的直接影响，以及引发的早期炎症反应，仍需系统评估。传统材料中使用的显影剂（如氧化铋）可能导致牙齿变色和潜在毒性，而新型显影剂（如氧化锆、氧化钽）的应用效果如何，不同配方材料之间的生物学表现有何差异，这些都是临床医生和材料开发者共同关心的问题。本研究正是为了系统比较几种市面上新型的钙硅酸盐基水门汀（包括三种钙硅酸盐水门汀和一种树脂改良型钙硅酸盐水门汀(RMCSC)）在这些关键性能上的表现，以期为临床选择提供更全面的证据。
为了回答上述问题，研究人员采用了多种体外实验技术。研究纳入了NeoMTA2、NeoPUTTY、TheraCal PT和One-Fil PT四种材料。首先，他们依据ISO 6876标准，通过定制3D打印的定位装置和数字X线摄影，精确测量了各材料的射线阻射性，并以铝当量厚度(mm Al)表示。其次，利用扫描电子显微镜/能量色散X射线光谱仪(SEM/EDX)分析了材料的表面形貌和元素组成（特别是钙、硅、氧及显影剂元素）。在生物学评估方面，研究以人牙髓干细胞(hDPSCs)为模型，通过MTT法检测了材料浸提液在不同稀释度下的细胞毒性，并采用酶联免疫吸附试验(ELISA)定量分析了细胞暴露于材料后分泌的促炎细胞因子白细胞介素-6(IL-6)和抗炎细胞因子白细胞介素-10(IL-10)的水平。
3.1. 射线阻射性分析
研究人员通过建立铝楔灰度值与厚度的二次回归校准曲线，将材料样本的灰度值转换为铝当量厚度。结果表明，四种材料的射线阻射性存在显著差异。One-Fil PT (6.61 ± 0.32 mm Al)和NeoPUTTY (6.09 ± 0.54 mm Al)显示出最高的射线阻射性，NeoMTA2 (4.34 ± 0.42 mm Al)也超过了ISO 6876标准要求的≥3 mm Al。然而，树脂改良型材料TheraCal PT (1.61 ± 0.21 mm Al)的射线阻射性最低，未能达到国际标准。这一结果提示，材料的配方，特别是其中树脂基质的稀释作用，显著影响了其在X光下的可见度。
3.2. 元素分析
通过SEM/EDX分析，研究人员明确了各材料的主要无机成分和显影剂类型。结果显示，NeoMTA2和NeoPUTTY的主要显影剂是钽(Ta)，而One-Fil PT和TheraCal PT的主要显影剂是锆(Zr)，此外TheraCal PT中还检测到钡(Ba)。在钙(Ca)含量上，NeoMTA2最高，TheraCal PT最低，这可能与其含树脂成分稀释有关。硅(Si)含量在TheraCal PT中最高，在One-Fil PT中极低。元素分布图直观地展示了这些元素在材料表面的空间分布，证实了不同材料在化学成分上的本质区别。
3.3. 细胞毒性和炎症反应
细胞活性测试(MTT法)显示，所有材料的细胞毒性都具有浓度依赖性。NeoPUTTY和NeoMTA2在所有测试稀释度下都表现出最高的细胞存活率，而One-Fil PT的细胞存活率最低，甚至在最高稀释度下也未达到ISO 10993-5标准中70%存活率的可接受阈值，表明其具有潜在的细胞毒性。TheraCal PT则表现出中等的细胞相容性。在细胞因子表达方面，NeoMTA2和NeoPUTTY促进了更高的抗炎因子IL-10表达，同时保持相对较低的促炎因子IL-6水平。相反，One-Fil PT和TheraCal PT则诱发了更高的IL-6表达和更低的IL-10水平，表现出更偏向促炎的早期反应模式。
综合以上结果，本研究发现，不同配方的钙硅酸盐基水门汀在关键性能上存在显著差异，否定了研究开始时提出的关于材料间无显著差异的零假设。在讨论部分，作者深入分析了这些差异的可能原因。TheraCal PT射线阻射性不足，可能与其树脂基质稀释了显影剂（锆和钡）的贡献有关。One-Fil PT虽然射线阻射性最优，但其高锆含量、高碱性（pH 12.7）可能与其显著的细胞毒性和促炎反应有关。而含有钽作为显影剂的NeoPUTTY和NeoMTA2，则在保持良好的射线阻射性（NeoPUTTY尤佳）的同时，展现了更优的短期细胞相容性和更抗炎的细胞因子表达谱。作者指出，TheraCal PT作为树脂改良型钙硅酸盐水门汀(RMCSC)，其含有的树脂单体（如Bis-GMA）和光引发剂可能释放，这解释了其为何在细胞活性尚可的情况下仍引发较强的促炎反应。研究强调，材料的选择需要综合权衡：一方面，足够的射线阻射性对于临床随访至关重要；另一方面，良好的生物相容性和有利于愈合的炎症环境是活髓治疗成功的基石。本研究提示，基于氧化钽的预混型材料（如NeoPUTTY）在射线阻射性和短期生物反应方面展现出良好的平衡。然而，作者也谨慎地指出，这些结论基于24小时的体外实验，只能反映早期反应。材料在复杂的体内环境中（如牙髓的缓冲、血管化环境）的长期表现、其对硬组织再生的实际促进效果，以及不同显影剂元素（如钽、锆颗粒）潜在的体内分布和长期生物效应，仍需通过更长期的体内研究和临床试验来验证。这项发表在《Biomimetics》上的研究，为牙科材料研发和临床医生选择VPT材料提供了宝贵的多维度数据，强调了在评价新型生物材料时，必须整合物理化学性能与生物学反应进行综合评估，而非仅关注单一特性。
