柠檬酸暴露后牙本质早期磨损敏感性的体外研究：pH值与浓度对侵蚀速率的影响

推荐：本研究针对牙本质在柠檬酸(CA)作用下的早期侵蚀问题，通过体外实验探究不同pH(2.06-3.8)和浓度(1%-6%)CA对牙本质力学和结构特性的影响。采用原子力显微镜(AFM)纳米级检测发现，仅20秒CA暴露即可导致显著矿物流失，且低pH值CA的侵蚀速率更快。该研究为临床预防牙侵蚀症(ETW)提供了关键时间阈值数据。

　　

牙齿表面被酸溶解的化学磨损过程被称为牙侵蚀症（ETW），这种无细菌参与的病理过程正随着现代饮食中酸性物质的增加而日益严重。虽然过去研究多关注牙釉质的侵蚀机制，但临床患者往往直到牙本质暴露伴随疼痛或美观问题才寻求治疗。更棘手的是，现有文献对牙本质早期侵蚀的动态过程认知存在明显空白——多数实验采用10分钟至4小时的酸暴露方案，与口腔内实际发生的秒级酸接触相去甚远。

为填补这一知识缺口，研究人员设计了一项创新性体外实验。研究聚焦日常饮食中最常见的柠檬酸（CA），系统比较了缓冲与非缓冲条件下不同pH值（2.06-3.8）和浓度（1%-6%）CA溶液对牙本质的侵蚀效应。通过原子力显微镜（AFM）的纳米级力学检测结合扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS），首次实现了对同一牙本质样本在2分钟内6次酸暴露（每次20秒）的连续动态监测。

关键技术方法包括：使用牛切牙制备标准化牙本质样本（n=20），通过AFM液体池技术保持样本湿润状态，采用定量成像模式（QI Mode）测量弹性模量（MoE），并利用Hertz-Sneddon模型计算力学变化。每组样本分别暴露于PBS（对照组）、1%缓冲CA（pH3.8）、1%非缓冲CA（pH2.55）、6%缓冲CA（pH3.8）和6%非缓冲CA（pH2.06）溶液，最后随机选取样本进行SEM/EDS验证。

研究结果揭示：

1. 定量AFM结果
   所有实验组在首次20秒CA暴露后MoE均显著降低（p<0.01），其中6%非缓冲CA组力学性能下降最剧（较对照组减少37%）。1%缓冲CA组侵蚀最轻（p<0.05），但1%非缓冲CA在80秒后侵蚀速率反超6%缓冲CA组。

2. 定性AFM结果
   AFM形貌图显示20秒暴露即导致牙本质小管（dentinal tubules）宽度倍增，周牙本质（PTD）矿物流失。1%缓冲CA组可见残留PTD，而低pH组（pH<2.55）则完全丧失矿物结构，胶原纤维网络裸露。

3. SEM/EDS结果
   能谱分析证实6%非缓冲CA组钙离子（Ca²⁺）完全消失，磷（P^3-）仅检测到PBS残留。1%缓冲CA组保留10wt%钙含量，说明矿物溶解程度与pH呈强相关性。

这项研究推翻了过去认为"浓度是缓冲侵蚀关键因素"的认知，证明在早期侵蚀阶段（<40秒），pH值与浓度具有等效侵蚀性；但随着时间延长，低pH值CA（如pH2.06）的氢离子活度成为主导因素。采用AFM液体池技术克服了牙本质脱水导致力学数据失真的难题，建立的纳米级检测模型为后续研究提供了新范式。

发表于《Archives of Oral Biology》的这项研究具有重要临床意义：首次明确牙本质安全酸暴露阈值应控制在20秒内，为修订防龋指南提供了实验依据。研究揭示的pH-浓度动态关系，解释了为何天然高浓度水果（6%CA）比工业饮料（1%CA但pH更低）对牙本质破坏更小，这对公众饮食选择具有直接指导价值。未来可基于此模型开发新型再矿化材料，靶向修复纳米级矿物缺损。