基于树状大分子的牙本质脱矿技术，用于优化树脂-牙本质粘结的稳定性

《Dental Materials》：Dendrimer-based extrafibrillar demineralization for optimizing resin-dentin bond stability

选择性外纤维束牙本质脱矿策略通过高聚合度PEGylated PAMAM dendrimer（>40kDa）实现，保留内纤维束矿物质结构，抑制蛋白酶活性并展现显著抗菌效果，经ICP-AES、微tensile测试、FE-SEM和AFM验证，树脂粘结耐久性优于传统磷酸处理。

　　本研究聚焦于一种新型的牙本质处理方法，即选择性去矿化技术，旨在提高树脂-牙本质粘接的持久性。传统的酸蚀处理方法虽然能够有效去除牙本质中的矿物质，但同时也可能破坏牙本质中的胶原纤维结构，导致胶原降解和粘接界面稳定性下降。为此，研究人员提出了一种基于胶原纤维尺寸排斥效应的去矿化策略，即利用分子量大于40 kDa的螯合剂，仅去除胶原纤维周围的矿物质（即外纤维矿化），而保留纤维内部的矿物质（内纤维矿化）。这种方法可以有效防止内源性牙本质蛋白酶的暴露和激活，从而减少胶原降解，提高粘接的长期稳定性。

本研究中，研究人员选择了一种名为PEGylated PAMAM dendrimer（PEG-P）的新型材料作为实验对象。PAMAM（聚酰胺-胺）树状分子因其可控的分子量、多官能团结构以及良好的生物相容性和溶解性，被广泛应用于生物医学、制药及工业生产等领域。通过在PAMAM的外围氨基基团上引入聚乙二醇（PEG），可以有效降低其细胞毒性，同时保留其作为螯合剂的功能。本研究中合成的PEG-PAMAM材料包括三种不同的PEG化程度：20%、40%和60%，分别对应为20% PEG-P、40% PEG-P和60% PEG-P。

为了验证PEG-P是否能够作为有效的牙本质处理剂，研究人员首先通过电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测量了不同浓度PEG-P对牙本质中钙离子的螯合能力。实验结果显示，20% PEG-P具有显著的钙离子螯合能力，这表明其能够有效地去除外纤维矿化。接下来，研究人员通过微拉伸测试评估了PEG-P处理后的牙本质与树脂之间的粘接强度。结果表明，无论是湿粘接还是干粘接，使用20% PEG-P处理的牙本质所形成的粘接强度与传统37%磷酸（H?PO?）处理的牙本质相当。此外，在经过热循环处理后，PEG-P处理组的粘接强度仍然保持稳定，说明其具有良好的耐久性。

在形态学观察方面，研究人员利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和原子力显微镜（AFM）对PEG-P处理后的牙本质表面进行了详细分析。FE-SEM图像显示，20% PEG-P处理后的牙本质呈现出部分去矿化的特征，胶原纤维之间保留了可检测的外纤维矿化空间，而纤维内部的矿化结构则未被破坏。相比之下，37% H?PO?处理的牙本质则呈现出完全去矿化的胶原纤维，这些纤维在空气干燥后塌陷，形成光滑的界面，没有明显的矿化空间。AFM图像进一步支持了这一结论，显示20% PEG-P处理后的牙本质表面显著粗糙，而37% H?PO?处理后的表面则更为光滑。这些结果表明，PEG-P处理能够有效保留内纤维矿化，从而维持胶原纤维的结构和机械性能。

为了进一步评估PEG-P对牙本质粘接性能的影响，研究人员还进行了原位蛋白酶活性检测（in-situ zymography）。实验结果显示，使用PEG-P处理的牙本质在湿粘接和干粘接后，其混合层中的胶原酶活性显著降低，几乎可以忽略不计。而37% H?PO?处理组则表现出较高的蛋白酶活性。这一结果表明，PEG-P处理能够有效抑制内源性牙本质蛋白酶的活性，从而减少胶原降解，提高粘接界面的稳定性。

此外，研究人员还进行了抗菌性能测试，以评估PEG-P对口腔细菌的抑制作用。实验结果显示，20% PEG-P对口腔细菌具有显著的抗菌效果，能够有效杀灭或抑制细菌的生长。这表明PEG-P不仅能够改善牙本质的去矿化效果，还具有良好的抗菌性能，有助于减少细菌在粘接界面的定植，从而提高粘接的长期稳定性。

本研究的成果表明，PEG-P作为一种新型的牙本质处理剂，具有多种优势。首先，其能够通过尺寸排斥效应选择性地去除外纤维矿化，同时保留内纤维矿化，从而维持胶原纤维的结构和机械性能。其次，PEG-P处理后的牙本质表面具有较高的粗糙度，有助于树脂单体的渗透和粘接。第三，PEG-P能够有效抑制内源性牙本质蛋白酶的活性，减少胶原降解，提高粘接的耐久性。最后，PEG-P还具有良好的抗菌性能，能够抑制细菌在牙本质表面的生长，从而降低龋齿复发的风险。

综上所述，PEG-P处理技术在牙本质粘接领域展现出巨大的潜力。它不仅能够提供与传统酸蚀处理相当的粘接强度，还能够有效减少胶原降解和细菌定植，提高粘接的长期稳定性。因此，PEG-P作为一种新型的牙本质处理剂，有望在未来成为牙科粘接技术的重要组成部分。然而，尽管本研究的结果令人鼓舞，但PEG-P在实际临床应用中的表现仍需进一步验证。此外，研究还应关注PEG-P对牙本质微观结构的长期影响，以及其在不同牙本质类型和厚度下的适用性。这些因素都可能影响PEG-P在实际临床中的应用效果。

在实验设计方面，研究人员通过合成不同PEG化程度的PAMAM树状分子，系统地评估了其对牙本质处理效果的影响。这一方法不仅有助于确定最佳的PEG化程度，还能够为未来的临床应用提供理论依据。同时，研究人员还采用了多种检测手段，包括ICP-AES、FE-SEM、AFM和原位蛋白酶活性检测，以全面评估PEG-P的性能。这些检测手段能够从不同角度提供关于PEG-P处理效果的信息，从而确保实验结果的准确性和可靠性。

本研究的意义在于，它为改善树脂-牙本质粘接的持久性提供了一种新的思路。传统的酸蚀处理方法虽然有效，但其可能对牙本质结构造成不可逆的破坏，导致粘接界面稳定性下降。而PEG-P处理技术则能够在保留内纤维矿化的同时，有效去除外纤维矿化，从而减少胶原降解和蛋白酶的暴露。这一策略不仅能够提高粘接的耐久性，还能够减少对牙本质的破坏，为患者提供更安全、更持久的牙科修复方案。

在实际应用中，PEG-P处理技术可能具有广泛的前景。由于其良好的抗菌性能，它不仅可以用于牙本质粘接，还可能在其他需要抗菌保护的牙科领域发挥作用，如牙冠修复、牙种植体表面处理等。此外，PEG-P的高分子量特性使其在牙本质处理中具有良好的稳定性和耐久性，这为临床应用提供了便利。然而，尽管PEG-P在实验室条件下表现出良好的性能，其在实际临床中的表现仍需进一步研究。例如，PEG-P的处理时间、浓度以及与树脂单体的相容性都需要在临床环境中进行优化。

此外，本研究还提出了一个重要的假设，即随着PEG化程度的增加，PEG-P的细胞毒性会降低。这一假设在实验中得到了初步验证，但还需要更多的数据支持。例如，研究人员可以进一步评估不同PEG化程度的PEG-P对牙本质细胞的影响，以及其在不同粘接技术下的表现。这些研究不仅有助于优化PEG-P的性能，还能够为其在临床中的应用提供更全面的依据。

从材料科学的角度来看，PEG-P的合成和性能评估为开发新型牙本质处理剂提供了重要的参考。PAMAM树状分子的结构使其能够通过分子量控制和官能团修饰，实现对牙本质的不同处理效果。这种高度可控的特性使得PEG-P在牙科应用中具有更大的灵活性和适应性。此外，PEG-P的多官能团结构也为其在其他生物医学领域的应用提供了可能性，如药物输送、组织工程等。

在临床实践中，PEG-P处理技术可能需要与现有的粘接技术相结合，以实现最佳的治疗效果。例如，湿粘接和干粘接技术的选择可能会影响PEG-P的处理效果，因此需要根据具体的临床情况来优化处理方法。此外，PEG-P的处理时间也可能影响其对牙本质的去矿化效果，因此需要确定最佳的处理时间以确保粘接强度和界面稳定性。

本研究的结果表明，PEG-P处理技术在提高树脂-牙本质粘接的持久性方面具有显著的优势。然而，为了进一步推广其应用，还需要解决一些关键问题。例如，PEG-P的处理成本、生产效率以及其在不同牙本质类型中的适用性都需要进一步研究。此外，PEG-P的长期安全性也需要进行更深入的评估，以确保其在临床应用中的可靠性和安全性。

总的来说，PEG-P处理技术为改善树脂-牙本质粘接的持久性提供了一种新的解决方案。它不仅能够保留内纤维矿化，减少胶原降解，还能够有效抑制细菌的生长，提高粘接的稳定性。这些特性使得PEG-P在牙科领域具有广阔的应用前景。然而，为了实现其在临床中的广泛应用，还需要进一步的研究和优化，以确保其在不同临床环境下的适用性和效果。