转：口腔视界

Enamel Regeneration - Current Progress and Challenges

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

摘要

牙釉质是牙齿的外壳。它是人体中最坚硬的矿化组织。牙釉质需要抵抗口腔环境中牙齿的脱矿，并且抵御磨耗、损伤和龋坏。牙釉质由于萌出后表面没有细胞存在，因此自身无法再生。传统的治疗方法依赖合成材料来修复损伤的牙釉质，但并不能模拟天然牙釉质。随着材料学的发展以及对有机基质材料的基本特性的深入理解，合成釉质有了进一步发展。牙釉质形成的理解和蛋白质、基因产物之间的相互作用，与口腔中分离出的不同来源的成体干细胞一起作用，新型材料的发展以及生长因子的作用，奠定了生物釉质再生的可能性。

修复：牙釉质合成

前期研究已就再生牙釉质的羟基磷灰石微结构提出了各种方法。例如，使用钙-EDTA钙控释水热法，采用含过氧化氢的涂料将磷酸八钙突经热液转换后成为HA纳米突。这些方法涉及高温、高压或极低的酸度，这些不适合临床应用。最近的研究是采用过饱和溶液和牙釉质衍生的釉原蛋白，在适当的环境中模拟口腔环境。

基于对牙釉质的生物过程的理解和纳米技术的进步，Chen等制备出了fluoapatite纳米棒，其类似于在过饱和的溶液化学生理条件下形成的釉柱结构。这些纳米棒和从大鼠切牙牙釉质分离得到天然牙釉质晶体类似。Yin等人利用简单的化学方法再生牙釉质微结构，这可能是牙科诊所临床应用修复牙釉质损伤的一个治疗选择。Zhang等人通过溶液介导的固态转换过程，用有机磷酸酯表面活性剂和明胶作为介质，获得了一个有序的类牙釉质羟基磷灰石（HAP）结构。

有一些研究将划伤和脱矿的牙表面浸泡在溶液中。Chak等人将有刮痕的人工牙浸置于纳米HAP粉末蒸馏水悬浮液三个月。SEM和AFM表明划伤表面沉积有羟基磷灰石晶体，粗糙度增加，且类似于固有层。Lianchen等将脱矿牙釉质样品浸在10000ppm的PAMAM-COOH溶液中30分钟，然后在钙磷含或不含氟的溶液中20小时。SEM和FTIR表明，诱导的HAP晶体具有类似自然完好的牙釉质的结构和形态。因此，PAMAM-COOH可以诱导HAP晶体，成为脱矿釉质的有机模板。在此，晶体的生长是直接发生的，但持续时间是长的，不适合实际应用。

Stephen mann和他的同事用amoprphous磷酸钙和聚合物微纳米纤维制备了纳米水凝胶垫，其产生的HAP晶体作为一种中间层覆盖在釉质表面。因此，它可以用于磨损或磨耗的牙釉质表面的再生。Ying等，用琼脂糖凝胶法，模拟自然牙釉质的分泌或基质形成阶段。这种仿生矿化模型再生的类釉质棱柱状结构硬度接近天然牙釉质。

Hontsu等人，使用磷酸钙溶液直接附着在牙釉质表面上成功地制备了一个弹性HAP膜片。膜片表面和牙表面之间的界面不是完全贴合的，之后尝试采用双层HAP磷酸钙层涂层，改善其粘附性。实验证实HAP/ TCP的粘结强度明显高于HAP膜片，提示可用于牙釉质修复。

最初，Chen等人表明活性剂可作为反胶束或微乳液来合成牙釉质。近期，利兹大学的科学家们发现了在病变牙釉质内模拟牙釉质的方法，从而使牙釉质能再生。他们已经开发出了一项专利技术，用于修复牙釉质的再生。p11-4肽单体（curodont）可在常规唾液中，使脱矿牙釉质形成新的结晶。体内研究表明，肽可以减少脱矿，显著增加再矿化。

到目前为止研究表明，利用化学溶液或HAP膜片可以形成类牙釉质结构。基于新的发现，目前的研究策略认为，釉原蛋白是生物矿化作用的关键阶段。Marinet提出了仿生条件下，阳离子选择性膜系统合成复合釉原蛋白的方法。在这种方法中，釉原蛋白在八钙晶体中生长，可长出细长棒状晶体和粘附在晶体中的晶体蛋白。新的电解沉积技术已被用来制作仿生牙釉质复合涂层，其电解溶液中含有钙、磷离子，可溶性重组釉原蛋白，pH值和离子强度为生理浓度。

再生：细胞策略

目前，研究人员正在进一步研究以细胞为基础的牙釉质再生策略。再生治疗需要干细胞、支架和生长因子。

Huang等人对合成的和自组装的活性纳米结构材料在生理环境下形成纳米纤维网络，模仿细胞外基质包围成釉细胞的可能性进行了研究。带有RGD序列的纳米纤维作为表面信号，已被用来促进附着、增殖并分化成釉细胞样细胞。成釉细胞样细胞（LS8系）和原发性牙釉质上皮（EOE）细胞在PA水凝胶内进行培养，PA注入到小鼠胚胎的切牙牙釉质上皮内，移植至宿主体内肾囊下长期培养。具有羟基磷灰石结构的生物活性PA类似于真正的牙釉质，可经其向细胞传递关键整合素信号增加其增殖和分化。

进一步的研究是为了阐明整合素受体的生物材料和基因表达谱的耦合响应。这些研究提供了牙釉质形成的分子机制，这有助于设计合成的再生方法和操作途径，以控制牙釉质再生。

牙釉质组织工程

处理EOE细胞是进行牙釉质替换的一个方法，因此需要基于传代EOE细胞的培养，进行组织工程技术。

Honda等人通过将细胞移植在体内可降解支架上，检测了传代EOE细胞的牙釉质形成能力。猪的第三磨牙新鲜牙髓细胞在冠形成早期阶段先被移植至支架材料上，然后传代的EOE细胞直接接种在牙髓细胞上。移植后四周，EOE细胞、牙髓细胞和支架，出现了类似成釉的现象。在最成熟的结构，移植物中可见牙釉质。此外，牙本质和牙釉质表面检测到釉原蛋白的高柱状上皮细胞免疫反应，表明牙釉质组织工程具有发达的成釉细胞。综上所述，这些结果表明，培养的EOE细胞具有成牙釉质的潜力。

由于EOE细胞在成人牙齿牙齿萌出后便消失，成釉细胞的替代细胞来源是：

Malassez上皮细胞剩余（ERM）

ERM是HERS直系来源，由牙釉质颈环来源，最近报道，HERS来源的上皮细胞可分化为成釉细胞和产生牙釉质牙本质复合体。

骨髓细胞

实验研究中，骨髓细胞与单纯口腔上皮细胞的悬液可与牙胚间充质相互作用。经过20天的培养，可形成牙冠结构。这项研究的成功提供了一个新的牙釉质组织工程的细胞来源。

人胚胎干细胞来源的上皮细胞

将人的成釉细胞谱系（ALCs）与人类胚胎干细胞（hESCs）相比发现，可胚胎干细胞作为一个潜在的成釉细胞再生的替代细胞来源。

口腔角质形成细胞

非牙科上皮细胞可能是一个新的牙釉质组织工程技术的细胞来源。特别令人感兴趣的是成体非口腔上皮细胞可分化为成釉细胞产生牙釉质。

皮肤上皮细胞

Liu Y等人的研究发现，成体皮肤上皮细胞具有转化为成釉细胞的潜力。研究表明，皮肤上皮细胞可在合适的条件和有效的诱导下，成为替代细胞。替代细胞来源的优点和局限性见下表。