评估百里酚蒸汽在体外弯曲根管模型中去除生物膜和生物相容性的效果

《Journal of Dental Sciences》：Evaluating thymol vapor for biofilm removal and biocompatibility in curved root canal models in vitro

　　弯曲根管模型中百里香酚蒸汽的抗菌活性与细胞毒性研究，发现其MIC/MBC为0.8-1.0 mg/mL，机械联合蒸汽处理可高效去除早期生物膜，且蒸汽组细胞毒性显著低于传统灌溉剂，为再生牙髓治疗提供新思路。

　　本研究旨在探索一种新型的根管消毒方式，即使用薄荷醇蒸汽（Thymol vapor）来清除根管内的早期生物膜，并评估其抗菌活性与细胞毒性之间的关系。根管治疗是牙科领域的重要组成部分，其核心目标在于彻底清除根管内的细菌，防止感染复发。然而，传统的根管冲洗剂如氯己定（Chlorhexidine, CHX）和次氯酸钠（Sodium hypochlorite）虽然具有广谱的抗菌能力，但它们的细胞毒性较高，限制了其在再生牙髓治疗中的应用。基于这一背景，研究者提出了一种假设：薄荷醇蒸汽可能在抗菌效果与细胞毒性之间取得更好的平衡，从而为根管治疗提供更安全的替代方案。

在根管治疗过程中，细菌往往形成生物膜，这种结构由细菌分泌的胞外多聚物（Extracellular Polymeric Substances, EPS）构成，使得细菌对常规消毒手段产生显著抵抗力。因此，除了机械预备外，化学冲洗剂的使用至关重要。然而，目前常用的冲洗剂不仅对宿主细胞具有毒性，还可能影响根管内干细胞的活性与功能，尤其是在根管解剖结构复杂的病例中，如未成熟牙齿的根尖吸收情况。这种情况下，过度使用机械预备可能导致根管壁破裂，影响治疗效果与患者安全。

薄荷醇是一种天然来源的单萜酚类化合物，广泛存在于百里香（Thymus vulgaris）中。它不仅具有抗菌和抗真菌作用，还表现出抗肿瘤和抗炎特性。研究发现，薄荷醇的抗菌机制主要依赖于其对细菌细胞膜的破坏作用，从而导致膜通透性增加、膜电位变化，进而引发细胞内容物泄露和细菌死亡。此外，薄荷醇还能诱导活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）的产生，进一步增强其抗菌效果。这一特性使其在抗菌应用中具有独特优势，尤其是在处理根管内复杂生物膜结构时。

为了验证薄荷醇蒸汽的抗菌能力，研究人员采用了一种树脂块模型，模拟弯曲根管的解剖结构，并使用了三种常见的根管感染细菌：粪肠球菌（Enterococcus faecalis）、变形链球菌（Streptococcus mutans）和牙龈类杆菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans）。通过液态和蒸汽两种形式的薄荷醇处理，研究人员发现其在不同浓度下均能有效降低细菌存活率。在液态处理中，10–100 mg/mL的薄荷醇浓度对早期生物膜的清除效果显著，而在蒸汽处理中，5.0 mg/mL的浓度已经显示出良好的抗菌活性。值得注意的是，薄荷醇蒸汽与机械预备的联合使用进一步提高了生物膜的清除效率，尤其是在针对粪肠球菌时效果尤为明显。

在评估细胞毒性方面，研究者选择了两种常见的细胞模型：小鼠成纤维细胞（L-929）和人类成骨样细胞（MG-63），以模拟根管治疗对周围组织的影响。结果显示，直接接触高浓度的薄荷醇（1, 5, 10 mg/mL）或氯己定（2 mg/mL）会导致显著的细胞毒性，而低浓度的薄荷醇蒸汽（1 mg/mL）则表现出较低的细胞毒性，且未显著诱导促炎细胞因子基因的表达。相比之下，高浓度的薄荷醇蒸汽（5–10 mg/mL）则在两种细胞模型中均显示出明显的细胞毒性。这表明，薄荷醇蒸汽在抗菌活性与细胞毒性之间可能存在一定的平衡点，即在较低浓度下，既能有效清除生物膜，又不会对宿主细胞造成明显损伤。

此外，研究还探讨了薄荷醇蒸汽对促炎细胞因子基因表达的影响。促炎细胞因子如白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）在炎症反应中扮演关键角色，它们的表达水平与组织修复和再生密切相关。结果显示，薄荷醇蒸汽在1和10 mg/mL浓度下分别对L-929和MG-63细胞诱导了促炎细胞因子的表达变化。具体而言，L-929细胞在薄荷醇蒸汽暴露后，IL-1β的表达呈现下降趋势，而TNF-α和IL-6的表达则显著上升。相比之下，MG-63细胞在相同条件下表现出IL-1β、TNF-α和IL-6的表达均有所增加。这说明薄荷醇蒸汽对不同类型的细胞可能产生不同的炎症反应模式，可能与其作用机制或细胞受体的差异有关。

氯己定作为常用的根管冲洗剂，同样在细胞毒性方面表现出一定的负面影响。研究显示，即使在较低浓度下（2 mg/mL），氯己定对L-929和MG-63细胞也造成了显著的毒性反应。这一发现进一步强调了传统冲洗剂在临床应用中的局限性，尤其是在需要长时间维持抗菌效果的情况下，其细胞毒性可能对根管周围的健康组织产生不利影响。因此，寻找一种具有较低细胞毒性但仍能有效清除生物膜的冲洗剂成为当前研究的重要方向。

研究还指出，薄荷醇蒸汽在抗菌效果上具有一定的优势。其高挥发性使其能够在根管环境中持续释放，从而保持较长时间的抗菌活性。然而，这种挥发性也带来了抗菌效果随时间减弱的问题，尤其是在长时间暴露后，其抗菌能力可能下降。尽管如此，薄荷醇蒸汽在低浓度下仍能维持较好的抗菌效果，这可能与其在生物膜界面的持续作用有关。同时，薄荷醇蒸汽的细胞毒性相对较低，这一特性使其在根管治疗中具有更高的安全性。

在实际临床应用中，机械预备是根管治疗的基础步骤，能够有效清除根管内的细菌，但其对根管壁的损伤风险较高，尤其是在处理未成熟牙齿时。因此，结合机械预备与化学冲洗剂的使用策略成为一种常见的临床方案。然而，传统冲洗剂的高细胞毒性可能限制其在某些敏感病例中的应用。本研究的结果表明，薄荷醇蒸汽在与机械预备联合使用时，能够显著提高早期生物膜的清除效率，同时减少对周围组织的损伤。这一发现为未来根管治疗中化学冲洗剂的选择提供了新的思路，尤其是在需要兼顾抗菌效果与组织安全性的场景下。

从免疫调节的角度来看，促炎细胞因子的表达水平与组织修复过程密切相关。过度的炎症反应可能导致组织损伤，而适度的炎症则有助于清除感染并促进修复。因此，研究薄荷醇蒸汽对促炎细胞因子的影响，有助于评估其在再生牙髓治疗中的潜在作用。结果显示，薄荷醇蒸汽在不同浓度下对促炎细胞因子的表达具有显著影响，这可能意味着其在调节炎症反应方面具有一定的潜力。然而，由于这些实验是在体外模型中进行的，无法完全模拟复杂的临床环境，因此需要进一步的动物实验和临床研究来验证其在实际应用中的免疫调节效果。

总体而言，本研究首次提出将薄荷醇蒸汽应用于根管生物膜的清除，并展示了其在抗菌活性与细胞毒性方面的良好平衡。这一发现为再生牙髓治疗提供了一种新的辅助手段，具有重要的临床应用前景。然而，为了全面评估其在实际治疗中的效果，仍需进行更多深入的研究，包括其在不同浓度下的长期作用、对不同细胞类型的反应差异，以及在动物模型和人体实验中的表现。此外，还需要进一步探讨其在实际根管环境中的抗菌稳定性，以及如何优化其应用方式，以最大程度地提高治疗效果并减少潜在的副作用。