菌斑pH值、游离钙和总蛋白水平与根龋易感性的关系
作者：冯琳 高学军
单位：北京医科大学口腔医学院牙体牙髓科，100081
关键词：根面龋；牙菌斑液；致龋性
中华口腔医学杂志000217 【摘要】 目的 分析菌斑液成分的动态变化与根龋易感性的关系。方法 比较无根龋组和有根龋组根面牙菌斑液在糖溶液漱口前后，所测定pH值、游离钙(微电极法)和总蛋白水平(分光光度法)的差异。结果 静止状态下，无根龋组和有根龋组的pH值(无根龋组6.24±0.74，有根龋组5.96±0.70)和游离钙[无根龋组(0.60±0.46) mmol/L，有根龋组(0.89±0.54) mmol/L]两项指标差异无统计学意义；糖漱口后，有根龋组的pH(5.14±0.19)和游离钙[(1.73±0.74) mmol/L]水平均低于无根龋组[pH 5.28±0.16，游离钙(2.73±1.25) mmol/L]，差异有统计学意义。总蛋白水平与游离钙含量之间没有相关性。同一个体牙根面与冠面之间菌斑液的三项指标均有显著的相关关系。结论 有根龋组的菌斑液有较强的致龋倾向，在细菌酵解糖产酸方面，牙根面(牙骨质)菌斑与牙冠面(牙釉质)菌斑无根本差别。
, 百拇医药
The dynamics of pH、free calcium and total proteins in root plaque fluid and their relationships to the cariogenic potential
FENG Lin, GAO Xuejun.
( School of Stomatology, Beijing Medical University, Beijing 100081, China)
【Abstract】 Objective To enhance knowledge of root caries by analysis of the dynamics of dental plaque fluids on root surface and their relationships with the caries history. Methods The pH, free calcium and total proteins of dental plaque fluids on sound root surfaces were analyzed before and after the sucrose challenge. Subjects were either root caries-free (RCF) or caries-positive (RCP).Results After a sucrose challenge, the pH of plaque fluids dropped significantly and the concentration of free calcium increased significantly. There were no statistical differences in pH (RCF group 6.24±0.74, RCP group 5.96±0.70) and free calcium [RCF group (0.60±0.46) mmol/L, RCP group (0.89±0.54) mmol/L] between RCF and RCP group before sucrose challenge. Following sucrose exposure, pH (5.14±0.19) and free calcium [(1.73±0.74) mmol/L] in RCP group were significantly lower than RCP group [(pH 5.28±0.16), free calcium (2.73±1.25) mmol/L]. No interrelationship has been found between the amount of total proteins and free calcium . Components (contents, change trend) in root plaque were strongly related to that in coronal plaque. Conclusions The process of root caries may be consistent to coronal caries regarding to the acid production of bacteria after a sucrose challenge. Plaque compositions show a stronger cariogenic potential in RCP group.
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【Key words】 Root surface caries; Plaque fluid; Cariogenic potential
人口老龄化是社会发展的突出现象，根面龋(root surface caries简称根龋)的预防和治疗对口腔医务工作者将是一个巨大的挑战[1]，因此有必要了解其发生发展的过程。流行病学调查表明，冠龋发生率高的个体，其根面龋发生率也高[2]，提示两者的发病因素类似。但由于暴露的牙根与牙冠组织结构和解剖位置不同，微生态环境不同，根龋的临床特征、组织病理学表现等与冠龋相比又有其自身的特点[3]，能否将根龋等同于冠龋，尚待进一步研究。
对冠龋的研究表明，龋病形成与牙菌斑存在有关。龋病过程中的化学变化反映在牙菌斑细胞外液(称为菌斑液)中离子成分的变化上，其中较敏感的成分为氢离子和游离钙；蛋白是可能的钙结合物质之一。研究菌斑液中蛋白成分与含量，有助于理解钙磷在龋病过程中的代谢[4-7]。
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针对以上问题，本研究对糖漱口前后同一个体牙根面和牙冠面菌斑液的pH、游离钙和总蛋白水平的动态变化进行了测定，并分析这些变化与根龋易感性的关系，以探索根龋发生发展的化学动力。
材料和方法
1.受试对象：随机选择门诊患者47例，要求上颌后牙牙根面暴露。分为两组：无根龋组(无根龋也无因根龋充填者)22例和有根龋组(有根龋或有因根龋充填者)25例。
2.漱糖实验：要求所有受试者自受试前24 h开始不进行任何口腔保健，并在进食后1 h以上采集菌斑。第1次，单纯采集菌斑，测定基线成分；第2次，受试者以10%蔗糖溶液漱口1 min，3 min后取菌斑。
3.菌斑采集和菌斑液的分离：根部和冠部的菌斑标本均单独采集、保存和测定。隔离唾液，以挖匙刮取双侧上双尖牙和磨牙的健康根面或冠面的龈上菌斑，置于尖端事先已熔融封闭的微量加样器超微头中，保存于冰壶。低温离心(4℃ 15 000 g，15 min)得上清液即为菌斑液。实验一，离心后立即测定pH值和游离钙浓度(无根龋组10例，有根龋组17例)。实验二，先取出1 μl菌斑液，用1 ml 0.9%生理盐水稀释，冰冻，待后测量总蛋白含量；剩余的菌斑液立即测定游离钙浓度(无根龋组12例，有根龋组8例)。
, 百拇医药
4.游离钙含量的测定：仪器为微量钙离子选择性微电极(MI-600，Microelectrodes, Inc, Londondery, NH)，其敏感膜为聚氯乙烯膜；毛细管微参比电极(MERE1，WPI，Inc)；Orion 901/离子分析仪(Orion Research, USA)。样本的游离钙浓度用标准曲线法测得。
5.pH值的测定：仪器为氢离子敏场效应管(H+-ISFET)，一种应用集成电路装配技术装配而成的固体传感器，面积约2 mm2的敏感膜为经过活化处理的Si3N4膜；Ag-AgCl-饱和KCl凝胶玻璃管参比电极(尖端直径约1 mm)；pH/mV测试仪(JEAS-92型)(以上均为中国科学院电子学研究所研制)。计算方法同游离钙的测定。
6.总蛋白的测定：根据双金鸡纳酸(bicinchoninic acid, BCA)的双缩脲反应采用分光光度法测定。
, 百拇医药
7.数据分析：对无根龋组和有根龋组的根部和冠部菌斑液pH值、游离钙和总蛋白浓度的变化进行统计学双因素方差分析，比较无根龋组和有根龋组之间，以及根部和冠部之间测定值变化的差异；无根龋组和有根龋组之间进行单因素方差分析，比较两组间的差异；pH值和游离钙浓度之间及其变化值之间、游离钙和总蛋白浓度之间以及根部和冠部的变化值之间进行相关性分析。
结果
1.静止状态下(基线值)，无根龋组和有根龋组根面菌斑液的pH和游离钙平均水平相同(P=0.17和P=0.44)。糖漱口后(漱糖值)，菌斑液的pH值显著下降，而游离钙浓度明显增高(P<0.05)。有根龋组的两项指标显著低于无根龋组(P≤0.01)(表1)。
2.根面菌斑液总蛋白含量与游离钙水平及其变化值之间没有相关性(表2)。
表1 牙根面与牙冠面菌斑液pH值、游离钙浓度的比较(mmol/L，±s) 状态
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项目
无根龋组(n=10)
有根龋组(n=17)
总计(n=27)
根部
冠部
根部
冠部
根部
冠部
基线
pH
6.24±0.74
, 百拇医药
6.42±0.65
5.96±0.70
6.14±0.75
6.07±0.71
6.24±0.71
Ca2+
0.60±0.46
0.82±0.78
0.89±0.54
0.82±0.77
0.78±0.52
, 百拇医药 0.82±0.76
漱糖
pH
5.28±0.16
5.28±0.26
5.14±0.19
5.09±0.24
5.19±0.19
5.16±0.26
Ca2+
2.73±1.25
2.61±0.92
, 百拇医药
1.73±0.74
1.77±0.95
2.10±1.06
2.08±1.01
注：漱糖：漱糖1 min，3 min后取样，下表同表2 牙根面与牙冠面菌斑液游离钙浓度(mmol/L)、总蛋白浓度(g/dl)的比较(±s) 状态
项目
无根龋组(n=12)
有根龋组(n=8)
总计(n=20)
根部
, 百拇医药 冠部
根部
冠部
根部
冠部
基线
Ca2+
0.82±0.50
1.10±0.72
0.74±0.41
0.88±0.40
0.79±0.45
1.01±0.61
, 百拇医药
蛋白
1.14±1.02
1.53±1.37
1.72±1.11
1.00±0.96
1.37±1.07
1.32±1.22
漱糖
Ca2+
2.43±0.72
2.65±0.73
1.65±0.90
, 百拇医药
1.69±0.57
2.12±0.87
2.26±0.81
蛋白
3.24±2.22
3.02±2.59
2.30±1.31
2.49±2.26
2.86±1.93
2.81±2.42
3.将两组资料合并，分别就菌斑液pH、游离钙和总蛋白水平及其动态变化，对根面菌斑与冠面菌斑进行相关性分析，所得相关系数：pH：r=0.83,P<0.05；游离钙：r=0.47，P<0.05；总蛋白：r=0.45,P<0.05。讨论
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1.静止状态根面菌斑的pH值和游离钙在有根龋组和无根龋组之间无差异。这与以往对冠部菌斑的研究结果没有根本区别。细菌酵解糖产酸造成菌斑pH值降低，是产生龋齿的直接原因；另一方面，随着pH值的降低，游离钙的释放也增加，使菌斑液对牙表面矿物的饱和度得以维持，从而减小了牙表面矿物的溶解趋势，对龋齿的发生发展起到抑制作用，是一个非常重要的过程[4，5，8，9]。糖代谢后，有根龋组酸和游离钙的水平均低于无根龋组，可能与其菌斑结构不利于酸的迅速转运、扩散有关。pH值和游离钙浓度与饱和度呈正相关关系，而有根龋组的这两项指标均较小，使菌斑液对于牙根面矿物的不饱和程度远远大于无根龋组，显然，有根龋组的菌斑液有更强的致龋倾向。
2.研究菌斑液中总蛋白的动态变化，主要目的是研究蛋白结合钙[4]的释放情况。其基本假设是：蛋白质在低pH条件下降解并释放钙。但本研究未发现菌斑液中总蛋白可溶解部分和游离钙之间的相关关系。
3.本研究同时测定了同一个体的根面和冠面菌斑液成分，结果表明，二者之间有显著的相关性。从一个方面表明根部与冠部在微化学环境方面的一致性。
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基金项目：卫生部中标课题(96-1-285)
参考文献：
[1] Fejerskov O, Baelum V, Фstergaard ES. Root caries in Scandinavia in 1980's and future trends to be expected in dental caries experience in adults. Adv Dent Res, 1993, 7:4-14.
[2] Vehkalahti MM. Relationship between root caries and coronal decay. J Dent Res, 1987, 66:1608-1610.
[3] 岳松龄，主编.现代龋病学.第I版.北京：北京医科大学、协和医科大学联合出版社，1993.24-26, 63-68,83-86.
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[4] Margolis HC, Moreno EC. Composition and cariogenic potential of dental plaque fluid. Crit Rev Oral Biol Med, 1994, 5:1-25.
[5] 高学军，Margolis HC, Moreno EC. 牙菌斑液对牙釉质矿物的饱和程度与龋活动性的关系.中华口腔医学杂志，1997， 32：363-365.
[6] Vogel GL, Carey CM, Chow LC, et al. Micro-analysis of plaque fluid from single-site fasted plaque. J Dent Res, 1990, 69:1316-1323.
[7] Margolis HC, Zhang YP, Gewirtz A. Cariogenic potential of pooled plaque fluid from exposed root surfaces in humans. Archs Oral Biol, 1993, 38:131-138.
, 百拇医药
[8] Carey CM, Mao Y, Vogel GL. Calcium activity in human plaque fluid during a sucrose challenge. J Dent Res, 1994, 73:339 Abstr No. 1902.
[9] Carey C, Gregory T, Rupp W, et al. The driving forces in human dental plaque fluid for demineralisation and remineralisation of enamel mineral. Factors relating to demineralisation and remineralisation of the teeth. Edited by Leech SA, IRL Press Limited Oxford England, 1987, 163-173.
收稿日期：1999-01-18, 百拇医药
单位：北京医科大学口腔医学院牙体牙髓科，100081
关键词：根面龋；牙菌斑液；致龋性
中华口腔医学杂志000217 【摘要】 目的 分析菌斑液成分的动态变化与根龋易感性的关系。方法 比较无根龋组和有根龋组根面牙菌斑液在糖溶液漱口前后，所测定pH值、游离钙(微电极法)和总蛋白水平(分光光度法)的差异。结果 静止状态下，无根龋组和有根龋组的pH值(无根龋组6.24±0.74，有根龋组5.96±0.70)和游离钙[无根龋组(0.60±0.46) mmol/L，有根龋组(0.89±0.54) mmol/L]两项指标差异无统计学意义；糖漱口后，有根龋组的pH(5.14±0.19)和游离钙[(1.73±0.74) mmol/L]水平均低于无根龋组[pH 5.28±0.16，游离钙(2.73±1.25) mmol/L]，差异有统计学意义。总蛋白水平与游离钙含量之间没有相关性。同一个体牙根面与冠面之间菌斑液的三项指标均有显著的相关关系。结论 有根龋组的菌斑液有较强的致龋倾向，在细菌酵解糖产酸方面，牙根面(牙骨质)菌斑与牙冠面(牙釉质)菌斑无根本差别。
, 百拇医药
The dynamics of pH、free calcium and total proteins in root plaque fluid and their relationships to the cariogenic potential
FENG Lin, GAO Xuejun.
( School of Stomatology, Beijing Medical University, Beijing 100081, China)
【Abstract】 Objective To enhance knowledge of root caries by analysis of the dynamics of dental plaque fluids on root surface and their relationships with the caries history. Methods The pH, free calcium and total proteins of dental plaque fluids on sound root surfaces were analyzed before and after the sucrose challenge. Subjects were either root caries-free (RCF) or caries-positive (RCP).Results After a sucrose challenge, the pH of plaque fluids dropped significantly and the concentration of free calcium increased significantly. There were no statistical differences in pH (RCF group 6.24±0.74, RCP group 5.96±0.70) and free calcium [RCF group (0.60±0.46) mmol/L, RCP group (0.89±0.54) mmol/L] between RCF and RCP group before sucrose challenge. Following sucrose exposure, pH (5.14±0.19) and free calcium [(1.73±0.74) mmol/L] in RCP group were significantly lower than RCP group [(pH 5.28±0.16), free calcium (2.73±1.25) mmol/L]. No interrelationship has been found between the amount of total proteins and free calcium . Components (contents, change trend) in root plaque were strongly related to that in coronal plaque. Conclusions The process of root caries may be consistent to coronal caries regarding to the acid production of bacteria after a sucrose challenge. Plaque compositions show a stronger cariogenic potential in RCP group.
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【Key words】 Root surface caries; Plaque fluid; Cariogenic potential
人口老龄化是社会发展的突出现象，根面龋(root surface caries简称根龋)的预防和治疗对口腔医务工作者将是一个巨大的挑战[1]，因此有必要了解其发生发展的过程。流行病学调查表明，冠龋发生率高的个体，其根面龋发生率也高[2]，提示两者的发病因素类似。但由于暴露的牙根与牙冠组织结构和解剖位置不同，微生态环境不同，根龋的临床特征、组织病理学表现等与冠龋相比又有其自身的特点[3]，能否将根龋等同于冠龋，尚待进一步研究。
对冠龋的研究表明，龋病形成与牙菌斑存在有关。龋病过程中的化学变化反映在牙菌斑细胞外液(称为菌斑液)中离子成分的变化上，其中较敏感的成分为氢离子和游离钙；蛋白是可能的钙结合物质之一。研究菌斑液中蛋白成分与含量，有助于理解钙磷在龋病过程中的代谢[4-7]。
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针对以上问题，本研究对糖漱口前后同一个体牙根面和牙冠面菌斑液的pH、游离钙和总蛋白水平的动态变化进行了测定，并分析这些变化与根龋易感性的关系，以探索根龋发生发展的化学动力。
材料和方法
1.受试对象：随机选择门诊患者47例，要求上颌后牙牙根面暴露。分为两组：无根龋组(无根龋也无因根龋充填者)22例和有根龋组(有根龋或有因根龋充填者)25例。
2.漱糖实验：要求所有受试者自受试前24 h开始不进行任何口腔保健，并在进食后1 h以上采集菌斑。第1次，单纯采集菌斑，测定基线成分；第2次，受试者以10%蔗糖溶液漱口1 min，3 min后取菌斑。
3.菌斑采集和菌斑液的分离：根部和冠部的菌斑标本均单独采集、保存和测定。隔离唾液，以挖匙刮取双侧上双尖牙和磨牙的健康根面或冠面的龈上菌斑，置于尖端事先已熔融封闭的微量加样器超微头中，保存于冰壶。低温离心(4℃ 15 000 g，15 min)得上清液即为菌斑液。实验一，离心后立即测定pH值和游离钙浓度(无根龋组10例，有根龋组17例)。实验二，先取出1 μl菌斑液，用1 ml 0.9%生理盐水稀释，冰冻，待后测量总蛋白含量；剩余的菌斑液立即测定游离钙浓度(无根龋组12例，有根龋组8例)。
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4.游离钙含量的测定：仪器为微量钙离子选择性微电极(MI-600，Microelectrodes, Inc, Londondery, NH)，其敏感膜为聚氯乙烯膜；毛细管微参比电极(MERE1，WPI，Inc)；Orion 901/离子分析仪(Orion Research, USA)。样本的游离钙浓度用标准曲线法测得。
5.pH值的测定：仪器为氢离子敏场效应管(H+-ISFET)，一种应用集成电路装配技术装配而成的固体传感器，面积约2 mm2的敏感膜为经过活化处理的Si3N4膜；Ag-AgCl-饱和KCl凝胶玻璃管参比电极(尖端直径约1 mm)；pH/mV测试仪(JEAS-92型)(以上均为中国科学院电子学研究所研制)。计算方法同游离钙的测定。
6.总蛋白的测定：根据双金鸡纳酸(bicinchoninic acid, BCA)的双缩脲反应采用分光光度法测定。
, 百拇医药
7.数据分析：对无根龋组和有根龋组的根部和冠部菌斑液pH值、游离钙和总蛋白浓度的变化进行统计学双因素方差分析，比较无根龋组和有根龋组之间，以及根部和冠部之间测定值变化的差异；无根龋组和有根龋组之间进行单因素方差分析，比较两组间的差异；pH值和游离钙浓度之间及其变化值之间、游离钙和总蛋白浓度之间以及根部和冠部的变化值之间进行相关性分析。
结果
1.静止状态下(基线值)，无根龋组和有根龋组根面菌斑液的pH和游离钙平均水平相同(P=0.17和P=0.44)。糖漱口后(漱糖值)，菌斑液的pH值显著下降，而游离钙浓度明显增高(P<0.05)。有根龋组的两项指标显著低于无根龋组(P≤0.01)(表1)。
2.根面菌斑液总蛋白含量与游离钙水平及其变化值之间没有相关性(表2)。
表1 牙根面与牙冠面菌斑液pH值、游离钙浓度的比较(mmol/L，±s) 状态
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项目
无根龋组(n=10)
有根龋组(n=17)
总计(n=27)
根部
冠部
根部
冠部
根部
冠部
基线
pH
6.24±0.74
, 百拇医药
6.42±0.65
5.96±0.70
6.14±0.75
6.07±0.71
6.24±0.71
Ca2+
0.60±0.46
0.82±0.78
0.89±0.54
0.82±0.77
0.78±0.52
, 百拇医药 0.82±0.76
漱糖
pH
5.28±0.16
5.28±0.26
5.14±0.19
5.09±0.24
5.19±0.19
5.16±0.26
Ca2+
2.73±1.25
2.61±0.92
, 百拇医药
1.73±0.74
1.77±0.95
2.10±1.06
2.08±1.01
注：漱糖：漱糖1 min，3 min后取样，下表同表2 牙根面与牙冠面菌斑液游离钙浓度(mmol/L)、总蛋白浓度(g/dl)的比较(±s) 状态
项目
无根龋组(n=12)
有根龋组(n=8)
总计(n=20)
根部
, 百拇医药 冠部
根部
冠部
根部
冠部
基线
Ca2+
0.82±0.50
1.10±0.72
0.74±0.41
0.88±0.40
0.79±0.45
1.01±0.61
, 百拇医药
蛋白
1.14±1.02
1.53±1.37
1.72±1.11
1.00±0.96
1.37±1.07
1.32±1.22
漱糖
Ca2+
2.43±0.72
2.65±0.73
1.65±0.90
, 百拇医药
1.69±0.57
2.12±0.87
2.26±0.81
蛋白
3.24±2.22
3.02±2.59
2.30±1.31
2.49±2.26
2.86±1.93
2.81±2.42
3.将两组资料合并，分别就菌斑液pH、游离钙和总蛋白水平及其动态变化，对根面菌斑与冠面菌斑进行相关性分析，所得相关系数：pH：r=0.83,P<0.05；游离钙：r=0.47，P<0.05；总蛋白：r=0.45,P<0.05。讨论
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1.静止状态根面菌斑的pH值和游离钙在有根龋组和无根龋组之间无差异。这与以往对冠部菌斑的研究结果没有根本区别。细菌酵解糖产酸造成菌斑pH值降低，是产生龋齿的直接原因；另一方面，随着pH值的降低，游离钙的释放也增加，使菌斑液对牙表面矿物的饱和度得以维持，从而减小了牙表面矿物的溶解趋势，对龋齿的发生发展起到抑制作用，是一个非常重要的过程[4，5，8，9]。糖代谢后，有根龋组酸和游离钙的水平均低于无根龋组，可能与其菌斑结构不利于酸的迅速转运、扩散有关。pH值和游离钙浓度与饱和度呈正相关关系，而有根龋组的这两项指标均较小，使菌斑液对于牙根面矿物的不饱和程度远远大于无根龋组，显然，有根龋组的菌斑液有更强的致龋倾向。
2.研究菌斑液中总蛋白的动态变化，主要目的是研究蛋白结合钙[4]的释放情况。其基本假设是：蛋白质在低pH条件下降解并释放钙。但本研究未发现菌斑液中总蛋白可溶解部分和游离钙之间的相关关系。
3.本研究同时测定了同一个体的根面和冠面菌斑液成分，结果表明，二者之间有显著的相关性。从一个方面表明根部与冠部在微化学环境方面的一致性。
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基金项目：卫生部中标课题(96-1-285)
参考文献：
[1] Fejerskov O, Baelum V, Фstergaard ES. Root caries in Scandinavia in 1980's and future trends to be expected in dental caries experience in adults. Adv Dent Res, 1993, 7:4-14.
[2] Vehkalahti MM. Relationship between root caries and coronal decay. J Dent Res, 1987, 66:1608-1610.
[3] 岳松龄，主编.现代龋病学.第I版.北京：北京医科大学、协和医科大学联合出版社，1993.24-26, 63-68,83-86.
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[4] Margolis HC, Moreno EC. Composition and cariogenic potential of dental plaque fluid. Crit Rev Oral Biol Med, 1994, 5:1-25.
[5] 高学军，Margolis HC, Moreno EC. 牙菌斑液对牙釉质矿物的饱和程度与龋活动性的关系.中华口腔医学杂志，1997， 32：363-365.
[6] Vogel GL, Carey CM, Chow LC, et al. Micro-analysis of plaque fluid from single-site fasted plaque. J Dent Res, 1990, 69:1316-1323.
[7] Margolis HC, Zhang YP, Gewirtz A. Cariogenic potential of pooled plaque fluid from exposed root surfaces in humans. Archs Oral Biol, 1993, 38:131-138.
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[8] Carey CM, Mao Y, Vogel GL. Calcium activity in human plaque fluid during a sucrose challenge. J Dent Res, 1994, 73:339 Abstr No. 1902.
[9] Carey C, Gregory T, Rupp W, et al. The driving forces in human dental plaque fluid for demineralisation and remineralisation of enamel mineral. Factors relating to demineralisation and remineralisation of the teeth. Edited by Leech SA, IRL Press Limited Oxford England, 1987, 163-173.
收稿日期：1999-01-18, 百拇医药