《PLOS One》：Physicochemical and biological properties of three calcium silicate-based root canal sealers
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背景：硅酸钙基根管封闭剂表现出不同的理化及生物学特性，这些特性可能影响根尖周组织反应。本研究比较了三种封闭剂：Grey MTA Plus（MP）、BioRoot RCS（BR）和Bio C Sealer（BC），并以ProRoot MTA（PM）作为机制参照材
背景：硅酸钙基根管封闭剂表现出不同的理化及生物学特性，这些特性可能影响根尖周组织反应。本研究比较了三种封闭剂：Grey MTA Plus（MP）、BioRoot RCS（BR）和Bio C Sealer（BC），并以ProRoot MTA（PM）作为机制参照材料。
方法：研究人员评估了理化特性，包括pH、去离子水中的溶解度（n=5）以及元素释放（Ca、P、Bi、Pb、K、Mg；n=3）。使用人牙周膜细胞（human periodontal ligament cells, hPDLCs）通过CCK-8分析法（Cell Counting Kit-8 assay）评估细胞毒性，通过茜素红S染色（Alizarin Red S staining）评估矿化，并通过qRT-PCR（quantitative real-time polymerase chain reaction）、ELISA（enzyme-linked immunosorbent assay）和Western blot检测IL-6和MMP-1的基因及蛋白表达（n=3次独立实验）。研究人员分析了经BR处理细胞中MAPK（mitogen-activated protein kinase）通路的激活情况。在验证假设后，采用单因素方差分析（one-way ANOVA）及Tukey事后检验进行统计分析。
结果：所有材料均表现出高于11的碱性pH值。在所测条件下，BC和BR的溶解度高于PM，而PM和MP释放的钙水平更高，并与矿化增加相关。BC和BR在较高浓度和较长暴露时间下降低细胞活力，尤其在无血清条件下。BC和BR组中IL6 mRNA表达降低，但IL-6蛋白水平未改变。相反，BR增加了MMP-1蛋白分泌。BR还诱导p38、JNK和ERK1/2的磷酸化，抑制这些通路可减少MMP-1分泌。
结论：PM和MP表现出更高的钙释放，并与矿化增加相关，而BC和BR表现出更高的溶解度和浓度依赖性细胞毒性。BR增加MMP-1分泌，并与MAPK激活相关。这些发现基于体外条件，应谨慎解读。
硅酸钙基根管封闭剂因具有碱性、钙离子释放潜能和生物活性而受到广泛关注。根管充填的核心目标是封闭残余细菌并支持根尖周组织愈合，而封闭剂成分可能通过根尖孔、副根管、侧支根管和牙本质小管等解剖途径扩散至根尖周组织，因此其理化行为和生物学效应均需系统评估。尽管已有研究报道这类材料的相关特性，但其理化性质与细胞反应之间的关联仍不明确，特别是溶解度与离子释放差异是否影响细胞活力、矿化沉积以及炎症和基质重塑相关标志物的表达，尚需阐明。此外，封闭剂相关MMP-1调控中所涉及的信号通路也缺乏充分认识。为此，研究人员选取三种临床可用的硅酸钙基根管封闭剂——Grey MTA Plus（MP）、BioRoot RCS（BR）和Bio C Sealer（BC），并以ProRoot MTA（PM）作为机制参照材料，综合评估其理化特性和生物学效应。该研究有助于理解不同配方硅酸钙基材料的组成差异如何影响根尖周细胞的反应，为材料评价和临床应用提供实验依据。
在方法上，研究人员依据ISO 6876:2001和ISO 10993-12:2021标准制备试样和浸提液，利用pH计和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定pH、溶解度及多元素释放；以人牙周膜细胞（hPDLCs）为生物学模型（细胞来自一名26岁健康女性因正畸拔除的两颗上颌第一前磨牙，组织混合培养），采用CCK-8法检测细胞毒性，茜素红S染色评估矿化，qRT-PCR检测基因表达，ELISA和Western blot检测蛋白水平，并用通路抑制剂验证MAPK信号通路的作用。所有统计分析均先验证正态性和方差齐性，再采用单因素方差分析和Tukey事后检验。
研究结果分述如下。pH：所有材料浸提液在48小时去离子水中均呈强碱性，pH值高于11，显著高于对照组，但四种材料之间无显著差异。溶解度：BC溶解度最高（19.63%±1.02%），其次为BR（14.67%±0.65%）、MP（8.66%±1.35%）和PM（2.80%±0.70%）；仅PM低于ISO 6876:2001规定的3%阈值，MP、BC和BR均超出该阈值。元素释放：PM释放的钙最高，MP次之且显著高于BC和BR；MP的磷释放显著高于BC和BR；MP的铋释放最高；镁释放以PM最高；铅和钾释放各组无显著差异。细胞毒性：24小时浸提液在1:2稀释时，BC和BR培养72小时后显著降低细胞活力，BC在1:4稀释时也有降低；48小时浸提液中，BR在1:2和1:4稀释时显著降低细胞活力；PM和MP在各条件下未见明显细胞毒性。矿化：经28天成骨诱导后，PM和MP组的矿化结节明显多于对照组，BR组的矿化结节少于PM和MP，BC组仅有少量矿化沉积。基因表达：qRT-PCR显示，BC和BR组IL6 mRNA表达显著下调，PM和MP组MMP1 mRNA表达显著下调，COL1A1、TGFB1、MMP2、MMP3、TIMP1-4均无显著变化。蛋白验证：Western blot显示BR组培养上清中MMP-1蛋白水平显著升高，细胞裂解液中MMP-1无显著差异，PM、MP、BC组上清MMP-1未见显著升高；ELISA显示IL-6蛋白水平在各组间无显著差异。MAPK通路调节：Western blot显示BR浸提液可增加p38、JNK和ERK1/2的磷酸化，p38和JNK的磷酸化在10分钟时最明显。MAPK抑制实验：用ERK1/2、p38和JNK抑制剂预处理后，BR浸提液诱导的MMP-1分泌显著减少，细胞裂解液中MMP-1无显著变化，表明这些MAPK通路参与BR相关的MMP-1分泌调控。
讨论部分指出，MP、BR和BC的溶解度超过ISO阈值，但去离子水试验不能完全模拟临床体液环境，结果应谨慎解读；BC和BR的细胞毒性可能与其较高溶解度及释放成分有关，但现有数据无法区分溶解驱动效应与成分特异性效应。PM和MP的高钙释放可能促进矿化，而高碱性既与生物活性相关也可能影响细胞活力。BR增加MMP-1分泌且依赖MAPK通路，提示其影响基质重塑而非广泛炎症反应。本研究局限性包括体外条件、去离子水环境、细胞来自两名供者且混合培养、无血清细胞毒性试验以及仅对BR进行通路机制分析。结论翻译如下：在本体外研究局限内，PM和MP显示出更高的钙释放和矿化结节形成增加，而BC和BR显示出更高的溶解度；BC和BR在较高浓度和较长暴露时间下降低细胞活力，BR增加MMP-1蛋白分泌。这些发现可能与溶解度和离子释放差异有关，但无法确定溶解和材料组成的相对贡献。BR组观察到的MAPK激活提示其参与MMP-1调节，而非广泛炎症反应。鉴于体外设计，包括去离子水、混合细胞和无血清条件，结果应谨慎解读，需在更具临床相关性的条件下进一步研究。
