植物鞘氨醇强化实验性牙膏对牙釉质完整性的影响：一项体外与原位联合研究

《Clinical Oral Investigations》：Impact of phytosphingosine-enriched experimental toothpaste on dental enamel integrity: a combined in vitro and in situ investigation

　　

摘要 目的：本研究采用体外（in vitro）与原位（in situ）两种方法，评估了富含植物鞘氨醇的实验性牙膏（PET）与市售牙膏对牙釉质的影响。 材料与方法：体外实验中，研究人员将牛牙釉质样本随机分配至三种刷牙介质组：人工唾液组、高露洁全效12（Colgate Total 12）组及PET组，并分别进行模拟刷牙（40、280、600及1,200个循环），对应估计的1天、7天、15天及30天刷牙暴露量。各组样本在30天周期内的所有时间点均接受评估，并测量其表面粗糙度与显微硬度。原位实验中，14名志愿者佩戴含有牙釉质样本的装置，并使用相同牙膏刷牙，评估了粗糙度、显微硬度及生物膜积聚情况。采用原子力显微镜（AFM）对处理后牙釉质表面进行表征。 结果：体外实验中，PET在7天时表现出低于人工唾液组的表面粗糙度（p < 0.05），且结果与市售产品相当。在所有评估时间点，PET组的显微硬度降低幅度均显著大于市售牙膏组（p < 0.05）。原位实验中，各组间的粗糙度或显微硬度均无显著差异（p > 0.05）。然而，与人工唾液组相比，PET显著减少了生物膜（p < 0.05）。AFM显示，PET与市售产品均呈现光滑表面。 结论：本研究证明，富含PHS的牙膏未对牙釉质完整性产生不利影响，且能显著降低牙釉质表面的生物膜覆盖，表明其有望用于预防性口腔护理配方。 临床相关性：本研究表明，富含植物鞘氨醇的牙膏是预防性牙科领域一个有前景的选择，因为它能在不损害牙釉质完整性的前提下减少牙釉质上的生物膜积聚。鉴于生物膜在龋病和牙周病发展中的核心作用，这些发现为未来开发更安全的口腔卫生产品（作为三氯生和氯己定等传统制剂的替代品）提供了科学支持。

论文解读：植物鞘氨醇强化牙膏对牙釉质完整性的影响——体外与原位联合研究

一、研究背景与目的

口腔环境为细菌定植提供了有利条件，导致形成高度组织化的生物膜（biofilm）结构。预防和控制口腔生物膜的策略主要分为机械方法（如刷牙、使用牙线）和化学方法（如使用抗菌剂）。含氟牙膏结合了机械与化学双重作用，其中氟化亚锡和氟化钠应用最广，其在控制生物膜和预防龋病方面的作用已有充分证据。然而，传统抗菌剂如三氯生和氯己定存在细菌耐药性、副作用及环境影响等担忧，促使研究者寻求更安全、可持续的替代品。

植物鞘氨醇（phytosphingosine, PHS）是一种天然存在的生物活性脂质，已显示出对牙釉质表面及种植体材料的抗菌和抗生物膜活性。PHS是两亲性分子，具有疏水尾和带正电荷的氨基，可通过静电作用吸附于带负电荷的牙釉质羟基磷灰石表面，形成保护性薄膜，从而发挥抗粘附、抗菌及釉质保护等多重功能。基于此，本研究的主要目的是通过体外与原位两种方法，评估富含PHS的实验性牙膏（PET）对生物膜积聚和牙釉质表面完整性的影响，并与传统含氟牙膏及唾液对照组进行比较。研究设定的零假设为：实验性牙膏与市售牙膏在釉质表面粗糙度、显微硬度及生物膜积聚方面无显著差异。

二、主要关键技术方法

本研究采用体外与原位两阶段设计。体外阶段，研究人员使用牛牙釉质样本，通过金相切割机获取6mm×6mm×2mm的釉质碎片，经抛光至表面粗糙度（Ra）不超过0.2μm后，随机分配至人工唾液、市售牙膏（Colgate Total 12）及PET三组。采用刷牙模拟器进行模拟刷牙，设定载荷200g、频率356次/分钟、行程3.8cm，分别进行40、280、600和1,200个循环以模拟1、7、15和30天的刷牙暴露。表面粗糙度采用轮廓仪（profilometer）测量，显微硬度采用显微硬度计以努氏硬度（Knoop microhardness, KHN）评估。原位阶段，14名志愿者佩戴含有六个牛牙釉质样本的口内装置，采用拉丁方设计随机分配至三种刷牙方案，每个周期15天，间隔7天洗脱期。生物膜定量采用1%中性红染色结合立体显微镜图像分析。原子力显微镜（AFM）用于表征处理后的釉质表面形貌。统计方面，体外数据采用双因素方差分析（two-way ANOVA）和Tukey事后检验，原位数据采用Kruskal-Wallis检验和Dunn事后检验。

三、研究结果

体外研究：表面粗糙度方面，在1、15和30天时，各组间无显著差异（p > 0.05）。但在7天时，PET组的表面粗糙度变化（ΔRa）显著低于人工唾液组（p < 0.05），与市售牙膏组无显著差异。相对显微硬度（%KHN）方面，PET在所有时间点均比市售牙膏造成更大的硬度降低（p < 0.05）；在7天时，PET组的降低幅度也显著大于唾液组（p < 0.05），但在其他时间点与唾液组无显著差异。市售牙膏在30天时表现出显著低于15天的硬度降低（p < 0.05）。

原位研究：表面粗糙度变化（ΔRa）在各组间无显著差异（p > 0.05），相对显微硬度（%KHN）在各组间也无显著差异（p > 0.05）。然而，在生物膜定量方面，使用PET刷牙的样本表现出显著低于其他组的生物膜积聚（p < 0.05），而市售牙膏组与其他组无显著差异。

原子力显微镜分析：体外阶段，使用PET刷牙的样本表面形貌与未刷牙样本相似，而唾液组和市售牙膏组表现出略光滑的表面。原位阶段，所有组的表面形貌均与未刷牙样本相当。

四、讨论与结论

讨论部分指出，体外实验中PET在7天时表现出的较低表面粗糙度变化可能是PHS的初期保护效应，但随着刷牙循环次数增加，这种保护作用可能因PHS吸附层被反复刷牙逐渐移位而减弱。人工唾液缺乏黏蛋白（特别是MUC5B）可能增加了刷毛与釉质间的直接摩擦，导致唾液组表面改变。对于显微硬度的更大降低，研究人员推测PHS形成的脂质样涂层虽可能提供表面保护，但同时可能阻碍了Ca2?和F?等再矿化离子的交换，限制了釉质的再矿化；而市售牙膏在30天时表现出更低的硬度降低，可能与氟化物的累积再矿化作用有关。原位实验中各组间粗糙度和硬度的无显著差异，可能归因于唾液在所有条件下的持续保护作用。值得注意的是，PET在原位阶段仍显著减少了生物膜积聚，这与其已知的抗粘附特性一致。

研究结论为：富含PHS的牙膏未对牙釉质完整性产生不利影响，且能显著降低牙釉质表面的生物膜覆盖，表明其有望用于预防性口腔护理配方。鉴于生物膜在龋病和牙周病发展中的核心作用，这些发现为开发更安全的口腔卫生产品（作为三氯生和氯己定等传统制剂的替代品）提供了科学支持。