多菌种生物膜对糖尿病与非糖尿病患者根管牙本质化学及力学特性影响的体外研究

　　本研究针对糖尿病(DM)患者牙本质力学性能下降及根管治疗后垂直根折风险增高的问题，通过体外模拟多菌种生物膜环境，采用FTIR光谱分析和四点弯曲疲劳试验，发现DM和生物膜暴露会显著增加牙本质中戊糖苷含量、矿物/胶原比和胶原交联比，并降低疲劳强度。该研究为理解糖尿病相关牙本质退化机制提供了重要依据。

　　

牙齿作为人体最坚硬的组织之一，其内部的牙本质结构却可能因年龄增长和代谢疾病而发生微妙变化。近年来，临床医生发现糖尿病患者接受根管治疗后，牙齿发生垂直根折的风险显著增加。这一现象背后隐藏着两个关键问题：长期高血糖状态如何影响牙本质的化学组成？口腔中无处不在的细菌生物膜是否会加速这一恶化过程？

为解答这些问题，印度Dr M.G.R教育研究学院的研究团队开展了一项创新的体外实验。他们收集了40-80岁糖尿病患者与非糖尿病患者的磨牙，通过精密切割制备标准化牙本质试件，并模拟口腔环境进行21天的多菌种生物膜培养。研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析化学组分变化，结合四点弯曲疲劳试验评估力学性能，相关成果发表在《Journal of Endodontics》上。

关键技术方法包括：从患者远端根部分离制备标准尺寸牙本质试件；使用BHI培养基培养来自志愿者的多菌种生物膜；通过FTIR定量检测戊糖苷(pentosidine)、矿物/胶原比(mineral-to-collagen ratio)和胶原交联比(collagen cross-linking ratio)；采用Instron Electroplus E3000力学测试仪进行四点弯曲疲劳试验。

【结果】

1. 化学特性变化：DM组和生物膜暴露组的戊糖苷含量显著升高(P<0.05)，矿物/胶原比和胶原交联比同步增加，且61-80岁年龄组的变化幅度大于40-60岁组。

2. 年龄相关差异：对照组中，61-80岁组的疲劳强度显著低于40-60岁组(P<0.05)，证实衰老本身就会降低牙本质的力学性能。

3. DM与生物膜的协同效应：虽然DM单独作用未显著降低疲劳强度(P>0.05)，但与生物膜共同作用时，DM组的疲劳抗力显著低于非DM组(P<0.05)。特别值得注意的是，在40-60岁组中，生物膜暴露使所有试件的疲劳抗力均显著下降。

【讨论与结论】
这项研究首次系统揭示了糖尿病、衰老和生物膜三因素对牙本质性能的复合影响。高血糖状态加速了晚期糖基化终产物(AGEs)在牙本质胶原中的沉积，表现为戊糖苷含量升高；而生物膜的存在进一步加剧了这种病理改变。更令人担忧的是，这种化学组成的改变直接导致了材料力学性能的恶化——增高的矿物/胶原比和过度交联的胶原网络，使牙本质变得更脆、更易发生疲劳断裂。

临床意义在于：①为糖尿病患者根管治疗后高发的垂直根折现象提供了分子层面的解释；②提示临床医生对糖尿病患者，尤其是中年(40-60岁)患者的根管治疗需要更谨慎的预后评估；③强调了对根管系统生物膜的彻底清除在预防治疗失败中的重要性。该研究不仅深化了对糖尿病性牙本质病变的认识，也为开发针对性的预防措施提供了理论依据。