从蛤壳废弃物到生物陶瓷根管封闭剂：新型NDBS的制备及其理化与生物学特性研究

针对传统石灰石开采合成硅酸三钙(C3S)的高成本与环境问题，研究人员利用食品工业废弃蛤壳开发新型生物陶瓷根管封闭剂(NDBS)。通过固相反应合成蛤壳源硅酸三钙(C-C3S)，系统评估其理化性能与生物相容性。结果显示NDBS具有与iRoot SP相当的流动度、膜厚度和X线阻射性，虽溶解度略超ISO标准，但能持续释放钙离子并维持碱性环境，显著降低促炎因子(IL-6/IL-8/TNF-α)表达，上调碱性磷酸酶(ALP)活性，为可持续牙科材料开发提供新思路。

　　

在牙科材料领域，生物陶瓷根管封闭剂因其优异的封闭性、抗菌性和生物相容性成为研究热点。然而，传统硅酸三钙(C₃S)主要依赖石灰石开采，不仅成本高昂，还对环境造成显著负担。与此同时，全球食品工业每年产生大量蛤壳废弃物，这些富含碳酸钙的天然资源往往被直接丢弃。如何将可持续发展理念融入牙科材料研发，成为摆在研究者面前的重要课题。

针对这一挑战，来自中国的研究团队创新性地利用废弃蛤壳作为原料，通过固相反应技术开发出新型生物陶瓷根管封闭剂(NDBS)。这项发表在《International Dental Journal》的研究，系统评估了NDBS的理化特性和生物学性能，并与市售产品iRoot SP进行对比，为废弃物资源化利用提供了科学依据。

研究采用固相反应法合成蛤壳源硅酸三钙(C-C₃S)，通过X射线衍射(XRD)和动态光散射分析其成分与粒径；按照ISO 6876标准测试流动度、凝固时间等物理性能；利用扫描电镜(SEM)观察微观形貌；采用MTT法和RT-qPCR评估人牙周膜细胞(hPDL)的活力和基因表达变化。

化学组成与物理性能
XRD分析显示C-C₃S含55%硅酸三钙和40%锆酸钙，粒径5.32微米。NDBS与iRoot SP均表现出符合ISO标准的流动度(24.83±1.17 mm)和膜厚度(25.67±4.08 μm)，但NDBS凝固时间显著延长(29小时)。两者溶解度略超ISO限值(NDBS 4.68%)，但研究者认为这可能促进长期羟基磷灰石形成。

化学特性与表面形貌
固化后的NDBS含有硅酸三钙、氢氧化钙和锆酸钙，傅里叶红外光谱(FTIR)显示其与iRoot SP具有相似的硅氧键(Si-O)和碳酸根(CO₃^2-)特征峰。SEM观察到两者均形成典型的水化硅酸钙(CSH)结构，NDBS中锆酸钙颗粒均匀分布。

生物学性能
MTT实验显示，随着稀释倍数增加(1:8)，NDBS组细胞活力逐渐提升。RT-qPCR分析发现，NDBS显著抑制TNF-α表达(P<0.05)，且较iRoot SP更有效降低IL-8水平。两组ALP基因表达均呈上调趋势，提示具有促成骨潜力。

讨论与意义
该研究首次证实废弃蛤壳可作为优质硅酸三钙来源，所制备的NDBS在理化性能和生物活性方面与商业产品相当。特别值得注意的是，NDBS表现出的抗炎特性可能有利于根尖周组织修复，而其延长的凝固时间则为临床操作提供了更灵活的时间窗。研究不仅契合联合国可持续发展目标(SDG 2030)，还为开发低成本、环保型牙科材料开辟了新途径。

尽管存在溶解度略高、小样本量等局限，但这项研究为生物废弃物高值化利用提供了典范。未来研究可进一步优化配方，开展动物实验验证其长期效果，推动这种"变废为宝"的创新材料走向临床应用。