中国四川大学华西口腔医院研究团队开发出一种材料,能在坏死的牙齿神经原本所在的位置长时间释放氧气和葡萄糖。2026年发表的这项研究显示,在植入该材料的动物实验中,与未植入的对照组相比,长出了更多类似牙髓(牙齿神经组织)的组织和血管。再生性牙髓治疗致力于在已去除神经的牙齿内重新填入真正的神经组织,而这项研究试图用材料解决该领域长期面临的问题:移植的细胞在狭窄的根管内因得不到营养供应而死亡。

再生性牙髓治疗长期面临的瓶颈

根管治疗是指牙齿内的神经组织(牙髓)损伤到无法恢复的程度,或因牙髓坏死而死亡时,将该组织清除并用材料填充空腔的治疗方法。但对于牙根尚未发育完全的年轻恒牙来说,如果彻底清除神经,牙根发育就会停止,牙根壁也会变薄而容易折断。为避开这一问题而出现的就是再生性牙髓治疗:有意刺激根尖使其出血,以形成的血凝块为支架,引导细胞进入并生长出新组织。与试图让整颗牙齿重新长出的抗体疗法不同,这种方式的目标只是在已有的牙齿内让神经组织再生。

问题在于,这样形成的血凝块维持不了多久。最近一篇综述总结指出,这种方法确实能使根尖炎症消退、牙根发育得以继续,但新长出的组织是否真的是牙髓仍不明确,迄今为止的结果与其说是可预期的牙髓再生,不如说更接近一种借助生物学作用的恢复。原因在于,迁移到血凝块中的干细胞或从周围移动而来的细胞,一旦处于氧气和葡萄糖不足的环境中,还没来得及扎根就会死亡。

对比既有再生性牙髓治疗的血凝块支架与在整个根管内均匀释放氧气·葡萄糖的新材料的牙齿截面示意图

分区释放氧气与葡萄糖的双重结构

研究团队制作的材料是由聚二甲基硅氧烷(PDMS,一种硅基高分子)构成的核壳(core-shell,内外由不同材料组成)结构。核心中加入了过氧化钙,遇水后会缓慢释放氧气;外层则装载葡萄糖,设计成比氧气释放得更久。结果显示,氧气的释放持续了最长40天,葡萄糖则持续了最长29天。

过氧化钙在释放氧气的同时也会生成过氧化氢,这可能对细胞有害,研究团队通过调节其穿过材料的扩散速度来降低了这一副作用。也就是说,无需额外添加外部酶,仅凭材料本身的结构就控制住了释放速度。

由储存氧气的核心和储存葡萄糖的壳层组成的球状释放材料截面,以及各物质释放持续时间的示意图

实验中确认的组织再生

在细胞实验中,同时获得氧气和葡萄糖供应的牙髓干细胞,比只获得其中一种的细胞存活率更高、增殖能力更强,分化为成牙本质细胞的能力也更强。基因表达分析显示,与细胞存活相关的TNF-α/NF-κB通路和参与组织再生的Wnt/β-catenin通路都出现了变化,这提示该材料不仅能维持细胞存活,还会影响与再生相关的信号通路。

在动物实验中,植入该材料一侧比对照组长出了更多类似牙髓的组织和血管,成牙本质细胞的标志蛋白DSPP的表达也更为明显。

下一步:应用于人类牙齿

这一成果目前还处于使用培养细胞和小鼠进行的动物实验阶段,植入人类狭窄弯曲的实际根管后能否以相同速度释放氧气和葡萄糖、长期植入是否安全,仍是有待另行确认的课题。不过,这项研究试图用材料本身替代自然血液供应来提供氧气和营养,以此解决再生性牙髓治疗长期被认为导致失败的问题(移植细胞在根管内因营养不足而死亡),这一方向与既有方式不同。