生物活性玻璃掺入对水硬性硅酸钙水泥物理化学及抗菌性能的影响研究

本研究针对根管修复材料在抗菌性与生物相容性之间的平衡难题，通过将生物活性玻璃(BG)以添加或替代方式掺入水硬性硅酸钙水泥(HCSC)，系统评估了其对材料理化性能、抗菌活性及细胞反应的影响。结果表明BG掺入可降低材料在模拟体液(DMEM-sup)中的溶解度，同时维持抗菌与生物特性，为优化牙科修复材料提供了新思路。

　　

在牙科治疗中，根管修复材料的性能直接关系到治疗成败。理想的材料需要兼具物理稳定性、抗菌活性和促进组织再生的能力，但现有材料往往难以平衡这些特性。水硬性硅酸钙水泥(HCSC)虽具有良好的生物相容性，但其抗菌性能有待提升；而生物活性玻璃(BG)以其优异的骨整合能力著称，但单独使用时机械性能不足。如何通过材料改性实现性能优化，成为当前研究的关键挑战。

针对这一科学问题，奥斯陆大学等机构的研究团队在《Dental Materials》发表了创新性研究。研究人员设计了三组实验材料：基础配方TZ-base(80%TCS+20%ZrO₂)、TCS替代型TZ-bg-R(20%BG替代TCS)和TCS添加型TZ-bg-A(20%BG额外添加)，以商品化材料Biodentine作为对照。通过ISO标准方法系统评估了材料的凝固时间、吸水率、溶解度等物理性能，采用SEM-EDX和XRD分析微观结构与物相组成，并选用粪肠球菌和表皮葡萄球菌生物膜模型评价抗菌活性，同时通过MTT法和ELISA检测了人牙周膜成纤维细胞活性和巨噬细胞炎症因子(IL-1β、TNF-α)释放。

研究结果显示：

1. 物理性能：BG掺入使材料吸水率提升17-20%，孔隙率增加14.5-17.5%，但显著降低了DMEM-sup中的溶解度(p<0.001)。TZ-bg-R的凝固时间比基础配方延长186秒。
2. 化学特性：BG组钙离子释放量较TZ-base减少47-49mg/L(24小时)，XRD显示BG延缓了水化反应，钙羟基峰强度降低。
3. 抗菌活性：所有材料表面均能完全杀灭表皮葡萄球菌；对粪肠球菌，BG组水浸提液的抗菌活性较TZ-base降低1.14-1.33 log(CFU+1)/mL。
4. 生物效应：实验组细胞毒性(MTT活性降低73-89%)高于Biodentine，但后者引发更高IL-1β释放(0.165pg/mL，p<0.01)。

这项研究的重要意义在于：首次系统比较了BG不同掺入方式对HCSC性能的影响，证实BG作为添加剂或替代组分均能改善材料在生理环境中的稳定性，且不损害其抗菌和生物特性。虽然BG延缓了水泥水化并降低了钙释放，但这种"缓释效应"可能有利于长期临床应用。研究为开发新一代智能牙科修复材料提供了重要理论依据，特别是为需要平衡抗菌与再生需求的根尖周病变治疗提供了新材料选择。未来研究可进一步优化BG含量，或结合其他功能组分以协同提升材料性能。