作者：程梦可，杨杜娟，刘佳，新疆医科大学第一附属医院(附属口腔医院)
牙本质基质是以自体牙本质为基础，去除釉质、牙骨质和牙髓后，将剩余的牙本质通过完全脱矿或梯度脱矿、冲洗、冻干和磨碎等工序，产生的脱细胞基质材料。其矿物质主要包括四种具有较高溶解度的低结晶磷灰石磷酸钙，分别是羟基磷灰石、β-磷酸三钙、无定形磷酸钙和磷酸八钙。由于钙、磷的含量和结合方式与自体皮质骨非常相似，因此其在颌面骨缺损修复及骨移植材料选择中占据优势。
牙本质基质依赖丰富的有机成分，在口腔组织工程中也发挥了促进作用。其中I型胶原蛋白为主要成分，参与了牙本质的形成。除此之外，非胶原蛋白中的蛋白聚糖被证明是牙齿矿化的调节剂，参与了牙本质的矿化，为干细胞提供了天然的牙源性3D诱导微环境。不仅如此，牙本质基质还被广泛用作重组人骨形态发生蛋白-2的载体，在口腔应用方面具有广阔的前景。
1.牙本质基质结构与形式
作为一种从牙齿中提取的天然物质，牙本质基质具有松散、多孔的结构，其保留了天然牙本质小管的基本结构，促进干细胞的粘附，能为营养和代谢交换提供必要的空间。它不仅可以暴露出各种丰富的生物活性蛋白质，诱导干细胞增殖，粘附和分化，还能够作为一些药物分子和生物活性剂的载体，因此用于临床及研究有着多种多样的形式与结构，其可根据缺陷的形状制成片状、块状、根状和屏障膜等。
牙本质基质在口腔临床应用中，通常被制备成颗粒状或块状。块状牙本质基质由牙骨质-牙釉质结合处的根部切割制成，表面孔的直径约为300～400μm，这种孔隙度可以通过为成骨细胞附着、分化、生长和周围组织的血管生长创造空间，从而影响牙本质基质的骨传导特性。
随着材料学的发展，为干细胞设计具有改善再生能力的仿生支架材料研究成为热点，基于牙本质基质的混合水凝胶支架材料在组织工程中也被大量开发并使用。另外，载有抗生素的牙本质基质水凝胶可以实现抗菌药物的可控释放，对于以抗生素为基础的根管内药物转移实现牙髓再生提供了治疗思路。
2.影响牙本质基质应用的因素
1）脱矿程度
在骨再生研究中，不同脱矿程度的牙本质基质对于骨诱导作用是不同的。有研究表明在未脱矿、部分脱矿和完全脱矿牙本质基质对比中，部分脱矿牙本质基质对于骨再生诱导作用最强，因为其牙本质小管直径合适，可成为释放必需蛋白质的通道，从而促进成骨细胞的生长和分化。在临床上可应用于相对较小的牙槽骨缺损的再生中。
在骨移植材料选择中，刘倩等比较了不完全脱矿牙本质基质和完全脱矿牙本质基质对人牙周膜细胞（human periodontal ligament cells,hPDLCs）增殖与成骨分化的影响，结果表明不完全脱矿牙本质基质保留了更多利于骨形成相关生长因子、多孔疏松的三维空间结构及诱导微环境，其更适合作为骨移植替代物，促进了hPDLCs的增殖和成骨分化能力。
2）颗粒大小
在骨再生中，有研究在对兔的骨缺损部位充填不同颗粒大小的牙本质基质后，观察发现小颗粒较大颗粒牙本质基质组骨缺损的新生骨总体积更大且成熟，更适于用作骨再生材料，Nam JW等也通过实验得出了同样的结论。此外，他们还研究发现不同的颗粒间距也会影响骨再生效果，颗粒间距为200微米的较小牙本质基质对骨形成有效，可以合理地用于植骨。但对于牙本质基质在直接盖髓等其他应用中的最适颗粒大小仍缺乏证据。
3）其它影响因素
在最近一项研究中Li M等发现在不同手机转速下制备的牙本质基质对牙囊细胞诱导再生能力是有差异的，500转/分低速制备的牙本质基质内表面有新牙本质形成，3,80,000转/分高速下制备的牙本质基质外表面有新牙骨质形成，两种诱导再生能力有差别，可能是由于不同转速下内部产热的能力对牙本质基质的应用会产生影响。还有学者发现低温保存、冷冻干燥和室温保存三种不同脱矿牙本质基质保存方法，对干细胞增殖分化有所影响，在室温保存下，其对TGF-β1和FGF的贮存有所降低，不能较好的保持牙本质基质的生物学特性。而低温保存和冷冻干燥能更好地保持脱矿牙本质基质的机械性能和生物活性，由此推测贮存方法可能对其应用产生影响，但内部深层原因仍需挖掘。
3.牙本质基质的临床应用
1）直接盖髓
直接盖髓是牙髓组织受到小的机械或创伤暴露后，应用牙髓封盖材料促进牙本质桥的形成并保护牙髓活力的一种重要的保守治疗方法。其远期效果与盖髓材料的种类密切相关。理想的直接盖髓材料应当保证牙髓活力的长期维持，不仅具有X线阻射性、良好的密闭性和抗菌能力，还应具备良好的可操作性以及与牙本质和后期牙体修复材料的粘接性和相容性。
如今，大量盖髓材料被应用于临床，比如：
2）上颌窦提升术
由于上颌骨的解剖特点，在上颌后牙区种植牙是一项复杂的手术。该区域牙齿缺失后牙槽骨吸收和上颌窦气化都可能导致用于种植牙的骨体积不足。因此为了获得足够的骨量，常常需要进行上颌窦提升术，因此材料的选择至关重要。牙本质基质颗粒因其来源广泛、价格低廉、制备简便，逐渐引起临床医生和学者的重视。日本学者利用自体部分脱矿的牙本质基质和松质骨骨髓混合物，对一名52岁男子进行上颌前牙槽骨增量和双侧窦底提升术，随访4年，发现该患者没有发生任何并发症，并且自身骨量得到了保持，由此推测自体部分脱矿的牙本质基质可以作为成骨细胞的支架。
在可能的情况下，应用自体部分脱矿的牙本质基质作为接枝材料与松质骨骨髓进行大容量的牙槽骨再生及上颌窦提升可能是有用的，自体部分脱矿的牙本质基质是一种可以增加移植材料体积并可能阻止松质骨骨髓快速再吸收的替代治疗方法。王宁在对部分脱矿牙本质基质颗粒进行上颌窦底提升术中的病例随访观察中同样得出，部分脱矿自体牙本质颗粒作为骨替代材料用于上颌窦底提升成骨效果良好，患者经上颌窦提升术后骨量明显增加。进一步从临床中验证了其在上颌窦提升术中的可行性。
3）位点保存术
位点保存是通过拔牙后即刻植入生物材料，减少牙槽骨的吸收，减轻软组织塌陷，引导和促进骨再生的一种技术。在临床中，大量生物材料运用其中并且位点保存技术已被证明是必要且有效的。脱矿牙本质颗粒由于其骨诱导性，也被运用在位点保存术中。Artzi Z等采用250-1,200微米大小颗粒状的牙本质进行拔牙窝部位的充填，6个月后，对硬组织活检标本进行组织学分析发现，特别是在移植牙本质颗粒周围，新骨形成充满了整个移植区域，牙本质颗粒表现出完全的生物相容性和高度的骨传导，它是可以作为一个合适的移植生物材料。
不同程度脱矿的自体牙本质基质颗粒在位点保存术中的促进骨再生效能是不同的，经研究发现脱矿10min的牙本质颗粒促骨再生效果更好。自体矿化牙本质基质与游离龈移植覆盖不仅可用于牙槽嵴保存的新骨形成还可减少软组织萎缩，对于位点保存及美学效果都有一定积极作用，可能会为后期口腔修复提供便利条件。
4）引导组织再生
引导组织再生（Guided tissue regeneration,GTR）是用物理屏障防止牙龈上皮的根向生长、诱导牙周组织再生及形成牙周新附着的潜在方法。Qin X等采用组织学方法比较了牙本质基质、可吸收膜作为生物相容性屏障在GTR中的应用，结果显示牙本质基质可形成更多的牙周组织。Ku JK等通过临床病案报告证实了在GTR中，牙本质来源的屏障作为骨诱导胶原膜具有机械和形状的稳定性，它取代了骨膜的成骨功能，可能是一种新的，天然的胶原膜被用在口腔临床中。
5）其他的应用
脱矿牙本质基质还可用于牙槽突裂的治疗，将乳牙自体牙本质基质颗粒移植至单侧牙槽嵴裂缺损区进行修复时，其既不干扰牙齿的形成，也不抑制牙齿萌出，自体乳牙牙本质基质移植是一种可行的微创手术，可能是单侧牙槽嵴裂自体骨移植的一种有价值的替代方法。自体牙移植对于替换缺失或无法修复的牙齿是一种有效的外科手术方法。有研究表明体外根管充填加自体牙本质基质颗粒移植对于即刻自体牙移植的成功具有促进作用。
4.牙本质基质在口腔组织工程中的应用
支架材料是组织工程中必不可少的因素之一。与传统的二维培养相比，三维（three-dimensional,3D）培养可以通过操纵细胞环境，模拟体内细胞-细胞、细胞-细胞外基质和细胞-器官的相互作用，为实现体内器官/组织的再生提供了巨大的可能性。3D培养方法包括无支架和基于支架的两大系统，其中支架包括生物支架和合成支架。牙本质基质作为一种天然的非细胞支架材料，提供了天然牙根所需的机械形状，具有良好的生物相容性和生物活性。此外牙本质基质还可为咀嚼力提供支持强度，是具有生物力学特性的理想支架材料。因此在口腔牙再生中被广泛研究。
1）牙根再生
牙齿脱落会造成很多生理和心理上的痛苦。牙根再生是治疗牙齿缺失的一种有前途的方法。在牙根再生的研究中，牙本质基质表现出了良好的再生牙髓-牙本质样结构、牙周-牙骨质样结构的功能。牙囊干细胞是构建生物牙根的合适种子细胞，其与牙本质基质结合可用于牙根的再生，但牙囊干细胞在获取方面仍具有一定的限制，人类脱落乳牙干细胞作为更容易获得的牙源性干细胞，在体内具有与其相似的成牙分化能力，被认为是未来用于生物根再生的一种有前景的种子细胞。但对于复杂组织/器官的再生，制备复合支架是一个可行策略。
有研究表明利用PLGA/
2）牙髓-牙本质再生
基于干细胞的牙髓-牙本质再生已成为治疗年轻恒牙根尖和牙髓疾病的热点。支架材料的选择尤为重要。在以往的研究中，牙本质基质材料已得到积极开发，早在2009年Weihua Guo等学者就将牙囊细胞接种到牙本质基质支架上进行体内体外牙本质再生实验研究，结果显示了牙本质基质是一个合适的支架并且其与牙囊细胞的结合可能是构成未来临床牙本质再生的一种有希望的方法，为后续研究提供了基础。
Han J等将三维打印技术与脱矿牙本质颗粒结合，开发了一种基于脱矿牙本质基质颗粒的生物墨水（demineralized dentin matrix bioink,DDMp）。该实验证实DDMp可在体外显著增强牙髓干细胞的牙源性分化，并可通过3D打印技术制备出一个适合患者特定形状和临床相关尺寸的生物打印工程三维牙科结构，对于牙本质基质用于体内牙髓-牙本质再生提供了理论基础。
3）牙周再生
牙周组织工程对于修复牙周支持结构和功能带来了希望，然而，完整的牙周再生尚未完成。在牙周再生中，细胞片层技术与支架材料相结合克服了细胞不易植入、细胞变形等问题，也成为了牙周再生中应用广泛的技术。在一项研究中，有学者将人牙囊细胞膜与手工钻孔的多孔脱矿牙本质基质结合，构建了一种复合物，用于在裸鼠肾包膜中构建异位组织工程化牙周膜样组织的研究中，发现此方案可以诱导异位骨和纤维的形成，且纤维具有一定的方向性。此外，该复合材料可以保持牙周膜宽度的稳定性，在牙周组织再生具有促进作用。
Yang H等学者将牙本质基质结合牙囊细胞片，用于比格犬牙周组织的再生，采用放射学等方法对其进行检测，结果表明，相比于羟基磷灰石/β-磷酸三钙两组，牙本质基质与牙囊细胞片结合组在牙周组织再生中效果更优，也显示了牙本质基质在牙周再生中的潜力。因此大量实验已验证了在牙再生中牙本质基质支架可能是一个有巨大潜力的支架材料。
5.总结与展望
综上所述，牙本质基质在口腔领域应用广泛。对比其他口腔材料，牙本质基质不仅来源方便，经济有效，而且具有高度骨诱导性，在直接盖髓、上颌窦提升术及位点保存等临床应用中发挥了巨大优越性。在功能性牙再生应用中，牙本质基质作为生长因子的储存库，是一类天然的细胞外基质材料，对干细胞增殖、分化有着极大促进作用，是口腔组织工程中优势支架。但对于能否将其大规模应用于临床、制备出更适合干细胞生长的复合支架材料，且对于揭示其内在机制方面，仍需要后期进一步的研究。
来源：程梦可,杨杜娟,刘佳.牙本质基质在口腔组织缺损修复中的研究进展[J].现代口腔医学杂志,2024,38(03):217-221.
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