新型硅酸三钙基材料在人牙髓干细胞中的生物相容性和成骨潜力:推动活髓治疗新进展

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:Dental Materials 4.6

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  为探究新型材料在活髓治疗中的效果,研究人员以人牙髓干细胞(hDPSCs)为对象,对比 Biodentine XP、MTA-Ang 和 Ther-PT 的性能。发现 BD-XP 生物相容性更佳,能促进成骨分化与矿化,为牙髓再生治疗提供新方向。

  牙齿牙髓极易因龋齿、外伤等因素感染,引发炎症或坏死。传统根管治疗需彻底去除牙髓,但会导致牙齿失去活力,尤其对未发育成熟的恒牙,还会阻碍牙根发育和根尖孔闭合。因此,活髓治疗成为重要替代方案,其核心是利用生物相容性材料刺激牙髓细胞修复,促进修复性牙本质形成。然而,如何筛选出高效促进牙髓干细胞成骨分化和矿化的材料仍是关键难题。
西班牙穆尔西亚大学(University of Murcia)的研究人员开展了相关研究,旨在评估新型硅酸三钙基材料 Biodentine XP(BD-XP)与人牙髓干细胞(hDPSCs)的生物相容性、生物活性及矿化潜力,并与其他硅酸钙基材料 MTA-Ang 和 Ther-PT 对比。研究成果发表在《Dental Materials》。

研究主要采用了以下关键技术方法:从健康患者拔除的第三磨牙中分离 hDPSCs 并培养;制备 BD-XP、MTA-Ang 和 Ther-PT 的标准化圆盘及 1:1、1:2、1:4 洗脱液;运用扫描电子显微镜(SEM)观察细胞附着和形态,MTT 法和细胞周期分析评估细胞代谢活性和 viability,能量色散 X 射线(EDX)分析细胞钙离子含量,伤口愈合实验检测细胞迁移 / 增殖,流式细胞术和 RT-qPCR 定量分析细胞骨架组织、凋亡坏死、活性氧(ROS)产生及成骨标志物表达,茜素红染色测定细胞矿化潜力。

3.1 细胞表征、代谢活性和细胞周期分析


通过流式细胞术鉴定,分离的细胞呈间充质干细胞(MSC)免疫表型,阳性表达 CD73、CD90、CD105,阴性表达造血干细胞标志物。MTT 实验显示,未稀释的 Ther-PT 显著降低细胞代谢活性,而 1:4 的 BD-XP 与对照组无显著差异,且 BD-XP 和 MTA-Ang 随时间推移细胞活力呈上升趋势。细胞周期分析表明,BD-XP 诱导更多细胞聚集在 G2/M 期,Ther-PT 处理的细胞则主要停留在 G0/G1 期。

3.2 细胞迁移和细胞骨架染色


伤口愈合实验显示,MTA-Ang 对细胞迁移无显著影响,未稀释的 Ther-PT 和 BD-XP 在 48 和 72 小时伤口闭合率显著低于对照组。鬼笔环肽染色显示,不同材料对细胞骨架结构有浓度依赖性影响,未稀释材料影响更强,BD-XP 处理的细胞维持了良好的细胞骨架组织。

3.3 SEM 检测和钙离子释放


SEM 观察发现,实验组细胞通过丝状伪足附着在材料表面,细胞黏附增强。EDX 分析显示,材料主要含 Ca、C、O 元素,BD-XP 的 Ca2?释放量(109.94±5.68 ppm)显著高于 MTA-Ang(26.49±2.51 ppm)和 Ther-PT(40.61±2.08 ppm)。

3.4 细胞凋亡坏死和 ROS 产生分析


凋亡 / 坏死检测显示,BD-XP 处理的细胞存活率超 90%,Ther-PT 存活率低于 90%。ROS 检测表明,MTA-Ang 和 Ther-PT 随浓度增加显著升高 ROS 水平,BD-XP 则未诱导 ROS 增加。

3.5 基因表达和茜素红染色


qRT-PCR 显示,BD-XP 和 MTA-Ang 在第 3 天显著上调 ALP、DSPP 等成骨相关基因表达,MTA-Ang 在第 7 天维持较高表达。茜素红染色显示,BD-XP 处理的细胞在第 21 天形成的钙化结节数量、颜色和大小均显著优于其他组。

研究表明,BD-XP 具有优异的生物相容性,能显著促进 hDPSCs 的成骨 / 成牙本质分化,上调 ALP、DSPP 等标志物,高效促进钙化结节形成。其高钙离子含量是促进细胞黏附、增殖和矿化的关键因素。该研究为 BD-XP 在活髓治疗等牙髓再生应用中提供了坚实的实验依据,有助于推动新型生物材料在口腔医学中的发展,为保留牙髓活力、促进受损牙髓修复的临床治疗开辟新路径。

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