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牙根尖充填材料种类众多,形式各样,但均具有一定缺陷。理想的牙根尖充填材料应具有良好的封闭性、无毒性及致癌性、体积稳定、不受潮湿等因素影响、X射线阻射、易于临床操作、抑菌性能及生物相容性良好等。到目前为止,还没有一种牙根尖充填材料能达到上述全部要求。因此,研制一种理想的新型牙根尖充填材料具有十分重要的临床意义及应用前景。羟基磷灰石是人体骨骼及牙齿等硬组织主要成分之一,具有优良的生物活性及生物相容性,因而被广泛应用于齿科材料。但羟基磷灰石粉体在手术后易移位、机械及成形能力性能差等缺点限制了其作为人工骨及齿科材料的应用。磷酸钙骨水泥是一种自固化非陶瓷羟基磷灰石类骨修复材料,能在人体生理环境下发生水化固化反应,生成羟基磷灰石,具有良好的生物相容性及骨传导性能。但其固化时间长、抗压强度低、固化早期与水或血液接触易于崩解等缺点限制了其在根管外科手术中的临床应用。为了克服上述材料的缺点,本论文首次将天然羟基磷灰石、磷酸四钙、聚丙烯酸、柠檬酸、柠檬酸钠及氧化锆等材料复合,研制出一种新型牙根尖充填材料。该材料具有良好的理化性能及生物相容性,有望成为理想的牙根尖充填材料。本论文主要包括以下几个方面的工作：1、天然羟基磷灰石/磷酸四钙/聚丙烯酸复合材料的制备、表征及其性能研究首次采用质量比为43.5%天然羟基磷灰石,43.5%磷酸四钙、8.7%聚丙烯酸、2.15%柠檬酸及2.15%柠檬酸钠为粉体,液剂为蒸馏水,按粉液比为5：1进行调拌,制备出天然羟基磷灰石/磷酸四钙/聚丙烯酸复合材料(NHA/TTCP/PAA)。该材料的x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及傅里叶红外光谱(FTIR)表征结果显示,其主要成分为羟基磷灰石及羧酸钙盐。理化性能检测结果显示：NHA/TTCP/PAA调拌时呈面团状,具有优良的操作性能；固化时间为11.03±0.78min;固化1d及7d的抗压强度分别为25.58±2.68MPa及38.21±5.72MPa；pH值介于6.13～8.37之间,24h后即呈弱碱性；孔隙率为13.91%；溶解度为介于1.28%-1.33%；在磷酸缓冲液(PBS)中不会被崩解,具有良好的抗稀散性能；接触角为54.330±8.99°,亲水性良好；但其X射线阻射值较低,仅等效于1.11±0.05mm的纯铝,不符合ISO 6876：2001相关标准。细胞相容性研究结果显示,该材料的细胞毒性分级为0级或I级,符合GB/T16886.5-2003标准,均为合格。因此,NHA/TTCP/PAA具有良好的理化性能及细胞相容性,临床应用前景良好。2、基于NHA/TTCP/PAA的新型牙根尖充填材料制备、表征及其性能研究在NHA/TTCP/PAA粉体中分别添加20%氧化锆、氧化铋及硫酸钡等X射线阻射剂,制备出三种含X射线阻射剂NHA/TTCP/PAA材料,即含氧化锆NHA/TTCP/PAA (NHA/TTCP/PAA-Zr)、含氧化铋NHA/TTCP/PAA (NHA/TTCP/PAA-Bi)及含硫酸钡NHA/TTCP/PAA(NHA/TTCP/PAA-Ba)。含X射线阻射剂NHA/TTCP/PAA材料的XRD、 SEM及FTIR表征结果显示,其主要成分为羟基磷灰石、羧酸钙盐及其所含的X射线阻射剂。理化性能检测结果显示：该类材料除具有NHA/TTCP/PAA相似的理化性能外,NHA/TTCP/PAA-Bi及NHA/TTCP/PAA-Zr的X射线阻射值分别等效于5.22±0.23mm及3.63±0.22mm纯铝,达到ISO 6876：2001相关标准要求；7d组的抗压强度分别为53.28±2.78MPa及62.19±8.87MPa,显著大于NHA/TTCP/PAA的抗压强度(P<0.05)。细胞相容性研究结果显示：新鲜材料组(固化10min)及固化组(固化24h)含X射线阻射剂NHA/TTCP/PAA材料的细胞毒性分级为0级或Ⅰ级,符合GB/T16886.5-2003标准,均为合格；在所有测试的材料中,JHA/TTCP/PAA-Zr的细胞毒性最小。鉴于NHA/TTCP/PAA-Zr具有更好的理化性能及细胞相容性,本论文将其确定为新型牙根尖充填材料(NRFM)。3、NRFM、 MTA及GIC三种牙根尖充填材料的封闭性能对比研究牙根尖充填材料的封闭性能是影响根管外科手术成功关键因素之一。本论文通过建立人离体牙根管及模拟根管的微渗漏模型,采用染色法对NRFM、MTA及GIC三种牙根尖充填材料的封闭性进行对比研究。研究结果显示：MTA的微渗漏最小,NRFM次之,GIC的微渗漏最大,差别具有统计学意义(P<0.05)。利用SEM检测材料与人离体牙根管边缘适合性,结果显示,MTA及NRFM的边缘适合性好,GIC的边缘适合性差。4、NRFM、MTA及GIC三种牙根尖充填材料的生物相容性对比研究由于牙根尖充填材料直接与根尖周围组织相接触,生物相容性是其最重要的性能之一。本论文从整体水平及细胞水平对NRFM、MTA及GIC三种牙根尖充填材料的生物相容性进行研究。1)采用SD大鼠皮下植入实验检钡NRFM、MTA及GIC三种牙根尖充填材料对皮下结缔组织反应性,结果显示：术后1w,所有实验材料组的皮下组织均产生较为严重的炎症反应,但随着植入时间的延长,实验组及对照组的皮下组织炎症反应均较术后1w组显著减轻。NRFM组与阴性对照组相似,炎症反应最轻；MTA及GIC组虽然炎症反应减轻,但在材料植入12w后,仍有一些炎症细胞浸润,其炎症反应程度及范围均较NRFM严重(P<0.05)。上述三种牙根尖充填材料中,NRFM的组织相容性最佳。2)采用Transwell小室系统检测了NRFM、MTA及GIC三种牙根尖充填材料对人成骨肉瘤细胞(MG-63细胞)的增殖与分化作用的影响,结果显示：与阴性对照组相比,NRFM对MG-63细胞无明显抑制作用,且能显著促进5d及7d组细胞的碱性磷酸酶(ALP)活性(P<0.05); MTA组对5d及7d组的MG-63细胞有显著抑制作用,但能显著促进ALP的活性(P<0.05)；与NRFM及MTA不同,GIC组不仅对5d组的MG-63细胞有显著抑制作用,而且能显著抑制3d、5d及7d组的ALP活性(P<0.05)。在这三种材料中,NRFM细胞毒性最小,且有促进MG-63细胞向成骨细胞分化作用。5、NRFM、MTA及GIC三种牙根尖充填材料对MG-63细胞成骨分化的分子机理研究本论文采用基因表达谱芯片检测了与NRFM、MTA及GIC三种牙根尖充填材料共培养5d后MG-63细胞的基因表达,研究结果显示：NRFM组有2950个、MTA有2273个及GIC组有404个基因发生差异表达(P<0.05)。采用DAVID在线数据库对3种材料的差异表达基因进行GO功能分类分析,结果显示：NRFM组、MTA组及GIC组的差异表达基因分别影响6个、5个和1个与成骨分化相关的功能类别;NRFM组还影响2个与成牙相关的功能类别。差异表达基因参与的生物学通路分析结果显示：NRFM和MTA组诱导MG-63细胞向成骨细胞的分化与PI3K-AKT信号通路和MAPK信号通路相关,而GIC组仅与PI3K-AKT信号通路相关。实时定量PCR实验结果显示：待验证的6个与成骨分化相关基因的差异表达值与其基因表达谱芯片结果基本相吻合,说明基因表达谱芯片实验结果具有良好的可靠性和重复性。本论文研制的NRFM,主要成分为羟基磷灰石、羧酸钙盐及氧化锆等。与MTA及GIC等材料相比,NRFM具有适宜的固化时间、pH值、良好的抗稀散性能等理化性能及良好的生物相容性,并能诱导MG-63细胞向成骨细胞分化。因此,NRFM有望成为一种理想的新型牙根尖充填材料。