1. 引言
牙釉质作为人体最坚硬的组织，覆盖在牙冠外层，主要由 96% 的羟基磷灰石（HAp）、1% 的有机成分和 3% 的水构成。它独特的机械和结构性能，源于高含量的 HAp 。然而，牙釉质面临诸多挑战，像磨损、压力以及酸性侵蚀等。当口腔环境 pH 低于 5.5 时，HAp 溶解，牙釉质脱矿，进而引发龋齿等口腔问题。
与具有再生能力的骨组织不同，牙釉质因缺乏成釉细胞和血管，再生潜能有限。目前，牙釉质修复主要依赖非细胞性的表面脱矿缺损再矿化。在牙釉质组织工程领域，精确界定相关术语意义重大。再生是指通过细胞或生物材料手段，使受损组织恢复原有结构和功能；再矿化是补充脱矿牙釉质中的矿物质，逆转早期龋齿；修复是用合成或生物活性材料替代缺失组织，但不恢复生物功能；修复则是修补受损组织，恢复部分功能。
尽管粘合剂技术进步提升了牙釉质粘结强度，但牙釉质再生和再矿化仍有临床需求。本综述旨在全面梳理牙釉质再矿化和再生技术的文献，探讨其临床转化。
2. 牙釉质治疗方式
牙釉质再生和再矿化的方法主要分为细胞和非细胞途径。细胞途径旨在模拟牙釉质自然发育过程，利用上皮细胞刺激生成牙釉质；非细胞途径则聚焦于人工合成或再矿化牙釉质。常见的评估方法包括扫描电子显微镜、能量色散 X 射线光谱、X 射线衍射等，用于分析牙釉质晶体结构、弹性模量、矿物质含量等指标。
3. 牙釉质组织工程的三要素（细胞途径）
3.1 细胞
由于牙釉质形成后成釉细胞缺失，需寻找替代细胞来源实现基于细胞的牙釉质再生。非牙源性上皮来源的人类细胞，如牙龈上皮细胞、诱导多能干细胞（iPSCs）和人类角质形成干细胞（hKSCs），与小鼠或人类胚胎牙间充质结合时，有望分化为成釉细胞 。但目前分化效率较低，仍面临诸多挑战。此外，Hertwig 上皮根鞘（HERS）和马拉瑟上皮剩余（ERM）细胞也能产生牙釉质基质蛋白，在牙釉质再生研究中具有一定潜力。不过，至今尚无人类临床试验使用干细胞进行牙釉质再生。
3.2 信号分子
信号分子在牙釉质再生中起着关键作用，它们能调节牙釉质沉积、维持干细胞微环境、平衡干细胞增殖与分化等 。像成纤维细胞生长因子（Fgf）、音猬因子（SHH）、骨形态发生蛋白（BMP）等多种信号分子，参与了牙胚发育过程中的上皮 - 间充质相互作用。利用共培养系统模拟这种相互作用，可刺激成釉细胞发育和牙釉质生成，但目前构建理想的三维共培养微环境仍面临困难。
3.3 支架
支架在牙釉质再生中用于提供细胞 - 基质信号，促进牙组织形成。常见的支架材料有胶原蛋白、明胶、聚乙醇酸 / 聚乳酸（PGA/PLLA）等 。这些支架通过不同技术制备，如溶剂浇铸、自组装纳米纤维等。然而，目前在牙釉质再生中，支架设计仍面临挑战，如难以精确复制天然牙釉质的微观结构，再生的牙釉质在形态和尺寸上与天然牙釉质存在差异。
4. 牙釉质再矿化的创新趋势和前沿方法（非细胞途径）
4.1 有效应用和利用再矿化剂的方法
激光辅助矿化可利用其光热特性促进晶体生长，但二极管激光的过热可能损伤牙髓神经细胞；飞秒脉冲激光烧结人工氟磷灰石粉末，能在牙釉质表面形成致密层 。
旋转蒸发能快速在多种基底上生成有序的牙釉质样结构，且生成的晶体微观结构和机械性能与天然牙釉质相似 。
电增强再矿化可无痛、快速地对早期或中度龋齿进行再矿化治疗，通过施加电场促进再矿化剂进入病变部位 。
电沉积能在电场作用下在基底上沉积均匀涂层，可同时诱导磷酸钙（CaP）沉淀和 amelogenin 蛋白自组装，但高电场条件限制了其临床应用 。
免疫预防龋齿通过针对致龋菌的疫苗，如针对变形链球菌和远缘链球菌的疫苗，主动或被动免疫来预防龋齿，但存在免疫反应等问题，仍需进一步研究 。
4.2 原位再矿化（临床适用剂）
氟化物疗法是常用的牙釉质再矿化和预防龋齿的方法，通过形成氟磷灰石增强牙釉质抗酸性，但高浓度氟化物可能导致氟斑牙 。
酪蛋白磷酸肽 - 无定形磷酸钙（CPP - ACP）纳米复合物能稳定口腔中的钙磷离子，促进再矿化，但对牙釉质的保护有限，且生成的 HAp 机械和结构性能不如天然牙釉质 。
α - 磷酸三钙（TCP）和 β - TCP 在中性 pH 环境下能有效释放钙离子，促进牙釉质表面再矿化 。
纳米颗粒如纳米羟基磷灰石（n - HAP）、无定形磷酸钙（ACP）纳米颗粒和氟化钙（CaF2）纳米颗粒，具有独特的离子释放特性，可用于牙釉质再矿化，但存在机械性能不足、临床应用受限等问题 。
气态臭氧疗法利用臭氧的抗菌性和再矿化能力，可治疗龋齿和牙本质过敏，与纳米羟基磷灰石凝胶联合使用效果更佳 。
生物活性玻璃（如 NovaMinTM）能在接触体液时形成磷酸钙层，但对牙釉质再矿化的研究还不够深入 。
无机糊剂含 HAp 等成分，可修复早期龋齿，形成新的 HAp 晶体层，但不形成棱柱结构 。
牙釉质基质蛋白（如 amelogenin）对牙釉质矿化至关重要，重组 amelogenin 可促进有序氟磷灰石晶体形成，但临床应用受限；仿生牙釉质基质蛋白有望解决这一问题 。
自组装肽能形成纤维结构，促进矿物质成核和晶体沉积，但在龋齿晚期效果不佳，且易被蛋白酶降解 。
树枝状聚合物可模拟 amelogenin 在牙釉质矿化中的作用，但需提高对牙釉质表面的吸附亲和力 。
水凝胶如明胶、琼脂糖和壳聚糖，可模仿牙釉质基质，负载生物活性物质促进牙釉质再矿化，但临床应用还需进一步优化 。
静电纺丝垫（如 ACP/PVP 纤维膜）可作为钙磷离子储存库，促进牙釉质再矿化，还能缓解牙本质过敏 。
5. 未来方向
在基于细胞的牙釉质再生策略中，深入理解天然牙齿发育中干细胞、生物分子信号和基因表达途径的相互作用至关重要。通过在双室 3D 打印支架中共培养牙上皮干细胞和牙间充质干细胞，模拟间充质 - 上皮信号传导，有望实现牙釉质和牙本质的共同再生 。
当前牙釉质再生的材料和支架设计存在局限，需要开发更仿生、生物活性更强的支架，优化结构特征，解决干细胞归巢、信号分子释放和无菌环境等问题 。非细胞途径的牙釉质再矿化中，复制牙釉质高度有序的结构层次和机械性能是主要挑战，结合纳米技术和基于蛋白质的技术可能实现仿生矿化的突破 。
6. 结论
牙釉质再生和矿化是牙科研究和再生医学的前沿领域。尽管牙釉质受损后难以自然再生，但材料科学、干细胞研究和生物技术的进步为其修复和再矿化开辟了新途径 。细胞和非细胞策略都展现出一定的潜力，纳米技术在开发更有效的牙釉质修复治疗方面具有重要意义。虽然要完全复制天然牙釉质的生物学、结构和功能特性仍需进一步研究，但再生牙科领域正在快速发展，有望使牙釉质再生成为常规临床实践。
生物通微信公众号
