酸性氧化电位水在根管治疗中的研究与应用.pdf
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1、2023-07 50(4)国际口腔医学杂志 International Journal of Stomatology酸性氧化电位水在根管治疗中的研究与应用高宇天1 苏勤21.口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医学院 成都 610041;2.口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院牙体牙髓病科 成都 610041摘要 根管治疗是目前治疗牙髓根尖周疾病最常用的治疗方法。根管治疗成功的关键之一在于有效的根管冲洗。酸性氧化电位水是一种由氯盐电解产生的,具有高氧化还原电位和低pH值,含一定浓度有效氯的液体,具有较强的氧化能力和快速
2、灭菌作用。相较于临床上常用的根管冲洗剂次氯酸钠溶液,酸性氧化电位水对人体无毒,对皮肤黏膜无刺激,对根管玷污层具有一定的清除作用。这些优点使其受到了国内外学者的重视,有望作为一种较为理想的根管冲洗剂应用。本文就目前酸性氧化电位水的制备与保存,用作根管冲洗剂的性能特点、应用前景及存在的问题进行综述。关键词 酸性氧化电位水;根管治疗;抗菌能力;玷污层中图分类号 R 781.05 文献标志码 A doi 10.7518/gjkq.2023075Research and application of electrolyzed-oxidizing water in the field of root ca
3、nal treatment Gao Yutian1,Su Qin2.(1.State Key Laboratory of Oral Diseases&National Clinical Research Center for Oral Diseases&West China School of Stomatology,Sichuan University,Chengdu 610041,China;2.State Key Laboratory of Oral Diseases&National Clinical Research Center for Oral Diseases&Dept.of
4、Cariology and Endodontics,West China Hospital of Stomatology,Si-chuan University,Chengdu 610041,China)Abstract Root canal therapy is now the most commonly used and effective means for the treatment of pulp and periapical disease.Effective root canal irrigation is important to successful root canal t
5、reatment.Electrolyzed-oxidizing water is a kind of water with high oxidation-reduction potential(ORP),low pH,containing a certain concentration of effective chlorine produced by chlorine salt electrolysis,which has strong oxidation ability and can rapidly kill microorganisms.Compared with sodium hyp
6、ochlorite solution which is the most commonly used root canal irrigant in clinical practice,it is non-toxic to human body,non-irritating to skin and oral mucosa,and even has the ability to remove the smear layer in root canal.These advantages make it valued by scholars at home and abroad,and is hope
7、ful as an ideal root canal irrigant.In this paper,the preparation and preservation,characteristics as a root canal irrigant,application prospects and existing problems of electrolyzed-oxidizing water are reviewed.Key words electrolyzed-oxidizing water;root canal irrigation;antibacterial capacity;sme
8、ar layer酸性氧化电位水是1987年由日本科学家独立开发的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌杀菌剂,是一种无色、透明且具有氯味的液体。酸性氧化电位水杀菌能力强大,对人体和环境安全无毒,原料成本低廉,这些优点使其在食品卫生、环境卫生、医疗行业等领域得到了广泛应用,在口腔医疗领域中,酸性氧化电位水在手消毒、水路消毒、口腔印模消毒等方面也已有应用1-3。2006年美国食品和药物管理局批准Sterilox Dental公司的产品Aquatine用作根管冲洗剂,这是首款被批准用作根管冲洗的酸性氧化电位水产品4,Rossi-Fedele等5对这款冲洗剂进行了多项研开放科学(资源服务)标识码(OSID)收稿日期
9、 20221124;修回日期 20230410作者简介 高宇天,学士,Email:通信作者 苏勤,教授,博士,Email: 401国际口腔医学杂志 International Journal of Stomatology2023-07 50(4)究,发现这种酸性氧化电位水对牙髓组织无明显溶解作用,对粪肠球菌的杀菌效果略次于次氯酸钠,但具有次氯酸钠所欠缺的根管壁玷污层清洁能力6,因此将其推荐作为一种根管冲洗剂使用。随后10余年,尽管也有一些研究报道酸性氧化电位水有望作为一种较理想的根管冲洗剂,但鲜有口腔医生将其作为首选的根管冲洗剂来使用,这可能与它采用现配现用的使用方法、生成器体积较大、设备费用
10、昂贵等因素有关。随着科学技术的发展,目前市场上已陆续有厂商生产出可较长时间保存的成品酸性氧化电位水,使其使用更加灵活可行。虽然当前对这种成品酸性氧化电位水尚缺少相关研究,但为其在临床上的使用开辟了新的可能性。本文回顾了近年来对酸性氧化电位水的相关研究,对其制备和保存条件、用作根管冲洗剂的性能特点、应用前景及存在问题作一综述。1 制备与保存酸性氧化电位水的制备装置可分为有隔膜式和无隔膜式。有隔膜式的装置其阳极槽可生成pH值低(23),氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)高(ORP1 100 mV),有效氯质量浓度3070 mgL-1的强酸性氧化电位水
11、;最后成品的质量与水的硬度、电解质的浓度、电极的材料、电流、温度有关7。在无隔膜式的电解槽中,通过调整电解质的种类和配比,可以生成同样具有较高的氧化还原电位(800900 mV)与有效氯质量浓度(3.782.0 mgL-1)的微酸性或中性的氧化电位水8。酸性氧化电位水不稳定,通常现配现用,适合在封闭、低温、避光的条件下保存,在开放条件下抗菌效能逐渐下降,其原因在于有效抗菌物质次氯酸的逐渐分解与氯的挥发。在低温条件下,酸性氧化电位水的活性成分较为稳定,在20 及以上的环境中,次氯酸的分子运动和分解的速度加快,有效氯含量会快速降低,从而导致氧化还原电位随之下降,影响其消毒效果9。近年已有厂商在酸性
12、氧化电位水的保存方面取得了突破,生产出可以在室温下较长时间保存的成品型酸性氧化电位水,保存时间达到12个月10-11,这种新型酸性氧化电位水可采用瓶装保存,不需要使用酸性氧化电位水生成器进行现配现用,降低了酸性氧化电位水的使用成本,增加了临床使用的可行性。2 用作根管冲洗剂的性能特点2.1 抗菌作用目前,酸性氧化电位水的抗菌机制尚未完全阐明,但通常认为其杀菌能力源于物理杀菌和化学杀菌的共同作用。酸性氧化电位水的物理杀菌能力源于其低pH值及高ORP值。细菌生长的理想pH值为49,而酸性氧化电位水pH值仅为23,这种低pH对微生物细胞的外膜具有激活作用,可导致细胞膜的渗透性增加,并允许次氯酸进入微
13、生物细胞,从而破坏细胞内酶并导致细胞死亡12。也有学者13认为,酸性氧化电位水的高ORP值不但会破坏细菌的膜性结构,而且会促进细菌的氧化反应,同时高ORP值也会导致二硫键的形成,改变细胞内的蛋白质结构,最终促使细菌进入凋亡的进程。酸性氧化电位水的化学杀菌能力主要来自氯盐电解后生成的次氯酸,电解过程同时也会生成氯气、盐酸、活性氧、活性羟基、过氧化氢等副产物14。酸性氧化电位水通过攻击多个细胞靶点,包括细胞壁、细胞外膜和细胞内成分,表现出杀菌特性15。Liu等16用核磁共振氢谱法评价大肠埃希菌对酸性氧化电位水的代谢反应,发现次氯酸可以产生羟基自由基(如O-、Cl-、OH-),进而使正常细胞功能和细
14、胞超微结构发生不同程度的紊乱。1)代谢水平紊乱:改变代谢状态,包括抑制核苷酸和氨基酸生物合成,抑制能量相关代谢(糖酵解和补充三磷酸腺苷),增强脂肪酸代谢;2)酶水平改变:降低几个关键酶的活性,或增强谷氨酸脱羧酶系统和g-氨基丁酸分流,以提高-酮戊二酸和琥珀酸的水平;3)细胞内微环境紊乱:降低细胞内三磷酸腺苷水平和pH值,增强活性氧释放,诱导细胞坏死和凋亡。Ye等17发现:在被酸性氧化电位水作用后,10 min内细胞形态可发生变化,表现为细胞扩张、细胞伸长、细胞膜通透性增加等。酸性氧化电位水的物理与化学杀菌机制相辅相成互相影响,如次氯酸的浓度与ORP成正比,而其在不同的pH有效氯成分会发生转化,
15、在pH值为56.5时,绝大部分是次氯酸,在低pH条件下,Cl2的比例增加,而高pH条件下,ClO-的比例增加13。402第4期高宇天,等:酸性氧化电位水在根管治疗中的研究与应用酸性氧化电位水拥有广泛的杀菌谱,可杀灭各种细菌繁殖体、真菌、病毒及芽孢。这种液体对引起口腔疾病的常见细菌,如变异链球菌、牙龈卟啉单胞菌、中间普氏杆菌、聚集性放线菌、具核梭杆菌、粪肠球菌以及白色念珠菌等均具有杀菌功效18-20,这一抗菌性能与有效氯质量浓度成正相关,当有效氯质量浓度在40 mgL-1及以上时,可以在30 s内完全杀灭以上细菌20。这就意味着酸性氧化电位水对于口腔内的细菌性疾病,如龋病、牙周病、牙髓根尖周病等
16、的治疗均有意义。多年以来,次氯酸钠一直是常规推荐使用的根管冲洗剂,有一些学者6,21对次氯酸钠与酸性氧化电位水作为根管冲洗剂的抗菌性能做了比较,但尚未有定论。有研究6显示,次氯酸钠在根管中取得了比酸性氧化电位水更持续以及更强的杀菌效果;但也有学者21指出,超声的辅助可以有效增加酸性氧化电位水对细菌的清除率,使其达到与超声辅助次氯酸钠相同的水平。与以上实验结果相对的是,Zan等22的研究对比了次氯酸钠与酸性氧化电位水对粪肠球菌的作用,结果表明酸性氧化电位水与次氯酸钠取得了相同的抗菌效果,并且得到了酸性氧化电位水在根管中作用35 min即可获得较好的杀菌效果的结论。除此之外,还有多位学者20,23
17、-25对酸性氧化电位水和次氯酸钠进行了比较,发现二者在根管中的杀菌效果无明显差别,甚至前者略优于后者。这些结论的差异性可能是由于研究者们使用了不同的酸性氧化电位水生成器,具体实验方法不同,以及用于评价的细菌有所差别导致的。总体而言,大部分研究者对于酸性氧化电位水的杀菌能力都得出了较为肯定的结论。值得注意的是,长期感染的患牙,其根管系统内的细菌大多以生物膜的形式存在。生物膜中的微生物可以通过胞外聚合物形成屏障,该屏障可以阻止化学反应扩散传输,减缓杀菌剂的渗透,从而增强微生物在生物膜内的稳定性和存活率26。因此,酸性氧化电位水的抗菌能力还应考虑对以生物膜形式存在的细菌的抗菌效果。Cai等27采用酸
18、性氧化电位水对2种链球菌生物膜的作用进行了实验,结果显示酸性氧化电位水对2种链球菌生物膜皆有效,其中20 mgL-1的酸性氧化电位水作为实验组之一,表现出的灭活效果最好。Cheng等28探究了在微流体和静态系统中粪肠球菌生物膜的杀灭效果,扫描电子显微镜检测结果显示:经微流体和静态系统处理后,光滑、连续、明亮的细菌表面变得粗糙、皱缩甚至溶解,与次氯酸钠对照组的效果相似。2.2 玷污层清除效果玷污层的存在阻止了抗菌剂渗透入牙本质小管,可能会导致根管内细菌的残留引发再感染,因此玷污层的去除对于根管消毒有着重要的意义。临床常用的根管冲洗剂次氯酸钠去除玷污层的能力较弱29,酸性氧化电位水的低pH值使其拥
19、有去除根管玷污层的潜力。Mahesh等30比较了酸性氧化电位水与另外3种根管冲洗剂,次氯酸钠、MTAD和马来酸去除玷污层的效果,结果发现:酸性氧化电位水与次氯酸钠、马来酸的效果无明显差异,仅有MTAD的效果不如其他三者。Bilvinaite等31研究则表示:酸性氧化电位水对根管玷污层的清除效率尽管略低于使用次氯酸钠/EDTA联合冲洗,但差异无统计学意义。Dube等32采用椅旁制备的酸性氧化电位水对拔出即刻的离体牙进行根管预备及冲洗,酸性氧化电位水处理后的根管玷污层较经次氯酸钠处理后的玷污层暴露出了更多的牙本质小管。不过,也有学者33指出要彻底清洁根管的玷污层与碎屑,超声冲洗是必要的,超声冲洗的
20、效果大于仅仅使用根管冲洗液,采用酸性氧化电位水搭配超声冲洗是一个可选择的根管消毒措施。2.3 对牙本质硬度的影响根管预备过程中,牙本质的显微硬度关系到根管预备的难度。EDTA作为一种螯合剂,常用于在根管预备中降低牙本质的硬度从而降低机械预备器械使用的难度,增加其牙体切割的机械效率,目前对于酸性氧化电位水是否具有这一功能尚未有定论。Qing等34报道:将酸性氧化电位水作为根管冲洗剂不会引起牙本质强度的下降;而Chen等35则发现:酸性氧化电位水作用于根管壁可以使其脱矿并降低其显微硬度,但是这种显著的变化发生在作用35 min后。Ghisi等36比较了酸性氧化电位水、次氯酸钠和EDTA对牙本质硬度
21、的影响,将各种溶液根据不同浓度以及是否使用EDTA联合冲洗进行分组,在冲洗5 min后,分别取靠近根管内侧的牙本质以及靠近根管外侧的牙本质的硬度进行了比较,结果发现:根管内侧牙本质硬度最低的是单独使用EDTA冲洗的实验组,但靠近根管外侧的牙本质硬度同样下降较多,而EDTA与酸性氧 403国际口腔医学杂志 International Journal of Stomatology2023-07 50(4)化电位水联合使用对靠近根管内侧的牙本质硬度的降低也较为明显,同时保留了靠近根管外侧的牙本质硬度。目前对于这一现象的具体机制尚待阐明。2.4 生物安全性次氯酸钠是目前临床最常用的根管冲洗剂,但其具有
22、较强的刺激气味、组织毒性及腐蚀性,当其被推出根尖孔时会引起剧烈疼痛,伴发根尖周围组织的肿胀和坏死37。对于未成熟的恒牙,使用次氯酸钠冲洗会导致根尖部的干细胞活力受损,影响牙根的后续发育38。与次氯酸钠相比,酸性氧化电位水仅有轻微氯味,对皮肤和口腔黏膜无明显刺激性,使用后很快还原成自来水,具有良好的生物安全性,这意味着将其用作冲洗液,可以有效减少患者的不良反应。有学者31研究了酸性氧化电位水对牙龈成纤维细胞等细胞的作用,结果表明低浓度的酸性氧化电位水对这些细胞无明显毒性,但高浓度的酸性氧化电位水浸泡细胞24 h后仍然观察到了细胞凋亡的情况,Morita等39对小鼠喂食8周的酸性氧化电位水后,小鼠
23、的体重、口腔环境以及组织病理学检查、釉质粗糙度等指标均与对照组无明显差异。还有学者40进一步检查了小鼠的血细胞指标及生化指标,肯定了酸性氧化电位水的安全性。Hsieh等25,41通过一组实验,应用斑马鱼胚胎毒性实验评价了次氯酸钠、氯己定与酸性氧化电位水的体内毒性,结果仅有酸性氧化电位水组与阴性对照组相近,而次氯酸钠和氯己定表现出不同程度的细胞毒性。这种生物安全性扩大了酸性氧化电位水的适用范围,Hsieh等25提出了将其用作活髓保存治疗的可能性。这种刺激较小的冲洗液也为用于儿童、老人等敏感人群的根管治疗提供了更好的选择。3 存在问题酸性氧化电位水在根管治疗中的应用目前还存在一些问题。1)采用现配
24、现用的酸性氧化电位水需要较笨重的仪器,临床使用颇为不便,不稳定的性质也使其不能较好地保存与运输,解决制备与保存的问题是该产品能够广泛应用于临床的关键。目前一些国家已研究出可以椅旁制备酸性氧化电位水的仪器并投入使用32,但仪器的成本与维护保养的问题仍然是大多数医院选择这一设备所需要权衡的。2)尽管一些实验对酸性氧化电位水作为一种根管冲洗剂的效果表现出了肯定,但对其具体使用方法,包括作用时间、作用浓度、是否联合其他物理与化学消毒方法等问题尚未有明确的应用标准及指南。3)作为一种根管冲洗剂,酸性氧化电位水也有其弱点。有学者5对比了酸性氧化电位水与次氯酸钠对牛牙髓的溶解作用,发现仅有次氯酸钠有明显的溶
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