硼掺杂介孔生物活性玻璃纳米颗粒负载藻酸盐水凝胶在犬牙髓治疗中的创新应用与牙本质再生评估

本研究针对牙髓治疗中传统材料（如MTA）的局限性，开发了一种新型可注射硼掺杂介孔生物活性玻璃纳米颗粒（BMBG NPs）负载藻酸盐水凝胶（20 wt.%）。通过犬牙髓切断术模型验证，该材料显著改善炎症反应、维持牙髓活力并促进牙本质桥形成（P ≤ 0.05），为牙髓再生提供了优于MTA的替代方案。

　　

论文解读

在口腔医学领域，牙髓活力保存是维持牙齿功能的核心挑战。传统牙髓治疗材料如矿化三氧化物凝聚体（MTA）虽被视作"金标准"，却存在密封性差、抗菌效力有限、含重金属杂质等问题。更棘手的是，MTA诱导形成的牙本质桥常出现结构缺陷，无法有效保护牙髓。与此同时，牙本质-牙髓复合体的再生需要同时满足生物相容性、抗菌性和诱导矿化等多重要求，这促使研究者将目光投向纳米生物材料与天然聚合物的结合。

为解决这一难题，来自亚历山大大学的研究团队在《International Dental Journal》发表了一项突破性研究。他们创新性地将硼掺杂介孔生物活性玻璃纳米颗粒（Boron-doped Mesoporous Bioactive Glass Nanoparticles, BMBG NPs）与藻酸盐（Alginate）结合，开发出可注射的复合水凝胶（20 wt.%负载量），并在犬牙髓切断术模型中系统评估其性能。研究显示，该材料不仅创造了理想的牙髓微环境，更诱导出比MTA更厚且结构更完整的牙本质桥（8周时P ≤ 0.05），为牙髓再生提供了全新解决方案。

关键技术方法
研究采用分口对照设计，3只成年雄性杂种犬的66颗牙齿随机分为3个观察期（2/4/8周），每组再分为实验组（藻酸盐/BMBG NPs水凝胶）和对照组（MTA）。通过双注射器系统精准递送材料，术后进行H&E染色组织学评估，重点分析炎症反应、牙髓组织结构和牙本质桥形成。统计采用Mann-Whitney U检验和Kruskal-Wallis检验（显著性水平P ≤ 0.05）。

研究结果

藻酸盐/BMBG NPs水凝胶组的组织学表现

• 2周时：72.7%样本显示中度炎症反应，但牙髓结构基本正常。形成的牙本质桥呈现纤维牙本质（FD）和骨样牙本质（OD）混合结构，其独特之处在于牙本质样组织直接沉积在水凝胶孔隙中，并可见释放的硼纳米颗粒（B）。
• 4周时：81.8%样本炎症显著改善，90.9%的牙本质桥呈现中等厚度。高倍镜下可见水凝胶与新生牙本质的深度融合，硼颗粒均匀分布于桥体中。更引人注目的是，部分样本出现远离暴露部位的异位牙本质桥（edb），提示材料的远距诱导效应。
• 8周时：所有样本均形成超厚牙本质桥（100%），结构分层明显：表层为含细胞包裹的OD，深层为具有von Ebner生长线的管状牙本质样组织（TD）。沿根管壁的再生牙本质（rd）与主体桥融合，显示完整的矿化梯度。

MTA对照组的局限性
相比水凝胶组，MTA在所有观察期均表现较差：

• 炎症反应更持久（8周时45.5%样本仍为中度炎症）
• 牙本质桥结构缺陷明显（81.8%样本在8周时桥体非均质）
• MTA颗粒渗入牙髓组织，伴随血管充血和成牙本质细胞紊乱

讨论与意义
这项研究通过多机制协同实现了牙髓再生突破：

1. 材料特性创新：BMBG NPs（44% SiO₂, 33% CaO, 9% P₂O₅, 14% B₂O₃）的介孔结构（约50nm）模拟天然磷灰石尺寸，其快速释放的硼离子被证实可上调血管生成基因表达，而藻酸盐的温敏凝胶特性为细胞提供了理想的3D微环境。
2. 动态矿化过程：水凝胶在降解过程中逐渐转化为牙本质桥组分，其表面沉积的碳酸羟基磷灰石（HCA）层充当了矿化模板，这与传统材料的被动诱导有本质区别。
3. 临床转化优势：可注射特性使材料能精准填充复杂解剖结构，解决了MTA操作中常见的边缘渗漏问题。

研究也存在样本量较小、未模拟龋齿环境等局限，但为牙髓再生提供了新范式——将纳米材料的主动诱导性与天然聚合物的仿生特性相结合。这种"材料引导再生"策略不仅适用于牙科，对骨组织工程等其他再生医学领域也有重要借鉴意义。未来研究可探索该水凝胶在人类临床试验中的表现，并进一步优化硼离子的控释动力学。