納米磷酸鈣和生物玻璃對牙釉質(zhì)的仿生修復(fù).pdf

1、近年來，生物礦化的研究表明，納米磷酸鈣材料在生物體的硬組織形成過程中具有非常重要的作用。作為脊椎動(dòng)物中最重要的兩種礦化組織:骨骼和牙釉質(zhì)，雖然它們的功能、性質(zhì)、形成過程和分級結(jié)構(gòu)都有所不同，但是它們的基本無機(jī)組成單元都是納米級別的磷灰石。在生物礦物的形成過程中，納米尺寸的無機(jī)基本單元在生物體的調(diào)控下，在有機(jī)基質(zhì)形成的框架中經(jīng)過有序組裝，形成具有特殊功能的生物礦物。這些無機(jī)組成單元和有機(jī)大分子之間的相互作用是生物礦化研究中一個(gè)核心的問題。

2、本論文研究了納米磷酸鈣在牙釉質(zhì)修復(fù)中的作用。研究涉及了納米磷酸鈣顆粒對牙釉質(zhì)的直接修復(fù)作用;利用生物礦化的原理，發(fā)展出一種簡單有效地直接使牙釉質(zhì)再生的方法;最后嘗試?yán)脩?yīng)用廣泛的生物材料一生物玻璃來實(shí)現(xiàn)牙釉質(zhì)結(jié)構(gòu)的再生。全文共分章:
　　 第一章簡要介紹了生物礦化的基本知識(shí)，包括磷酸鈣體系的生物體硬組織的結(jié)構(gòu)和形成過程以及仿生礦化的概念?？偨Y(jié)了牙釉質(zhì)脫礦形成齲齒的過程和傳統(tǒng)的牙修復(fù)材料，緊接著回顧了近年來關(guān)于牙釉質(zhì)修復(fù)和重構(gòu)的方

3、法等。通過總結(jié)生物礦化的基本原理和牙釉質(zhì)修復(fù)中存在的問題引出我們對這些問題的觀點(diǎn)及相關(guān)的研究計(jì)劃。
　　 第二章研究了具有與牙釉質(zhì)基本組成單元相類似的納米羥基磷灰石(HAP)對牙釉質(zhì)的修復(fù)情況。相較于普通的磷灰石和無定形磷酸鈣，20nm的HAP納米顆?？梢岳喂痰奈皆诿摰V的牙釉質(zhì)表面，并且這些顆粒會(huì)沿著釉柱的方向排列。先前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)牙釉質(zhì)的基本組成單元是尺寸在20-40nm左右的納米羥基磷灰石顆粒，并且這些顆粒在欠飽和或酸性

4、溶液中能保持穩(wěn)定存在，根據(jù)激光共聚焦顯微鏡的結(jié)果表明，20nm的HAP還可以保護(hù)牙釉質(zhì)表面，阻止其在酸性溶液中的繼續(xù)溶解。由此提出20nmHAP顆粒在修復(fù)牙釉質(zhì)和預(yù)防齲齒的發(fā)生上有很好的效果。該工作說明了磷酸鈣材料具有與生物體礦化組織基本組成單元相似的尺寸在其應(yīng)用上的重要性。
　　 第三章的工作以第二章的結(jié)果為基礎(chǔ)，利用生物礦化的基本原理，發(fā)展了一種簡單有效的牙釉質(zhì)結(jié)構(gòu)重構(gòu)的方法。我們之前的研究表明，納米磷酸鈣顆?？梢栽诎被岬?/p>

5、調(diào)控下，自組裝形成類牙或者類骨的結(jié)構(gòu)。在這部分研究中，我們將吸附了20nm磷酸鈣顆粒的牙釉質(zhì)放入含有100mM谷氨酸的生物模擬體液中培養(yǎng)72個(gè)小時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在納米磷灰石顆粒和氨基酸的共同作用下，牙釉質(zhì)表面可以形成一層具有良好機(jī)械性質(zhì)的修復(fù)層，而且修復(fù)層具有與牙釉質(zhì)類似的組裝結(jié)構(gòu)。在過去的工作中，人們嘗試?yán)酶鞣N生物體蛋白質(zhì)、表面活性劑或者氟離子對牙釉質(zhì)進(jìn)行再礦化，但是由這些添加劑參與的方法并不能提供著一種簡單方便、安全、經(jīng)濟(jì)的修復(fù)

6、方法。我們介紹到了一種新的仿生礦化方法，所需的材料具有非常高的生物親和性，而且修復(fù)效果也非常明顯。這一研究強(qiáng)調(diào)了在生物體硬組織形成過程中納米材料和有機(jī)物調(diào)控共同作用的重要性。
　　 第四章中，我們發(fā)展了第三章中的修復(fù)方法，利用活性生物玻璃取代之前所用的納米磷酸鈣顆粒，進(jìn)一步簡化了修復(fù)方法，增加了其真正的應(yīng)用前景和可能。由于我們之前所使用的納米磷酸鈣顆粒的制備具有一定的難度，限制了這種方法在實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)展。而活性生物玻璃較易制備

7、，而且具有良好的生物相容性和礦化能力，所以，我們利用生物玻璃代替納米磷酸鈣顆粒，以模擬口腔唾液為培養(yǎng)液，在谷氨酸的調(diào)控作用下，在牙釉質(zhì)表面生長出了具有類牙結(jié)構(gòu)的修復(fù)層，并且修復(fù)以后的牙釉質(zhì)具有與天然牙釉質(zhì)相媲美的機(jī)械性質(zhì)。此外，我們還發(fā)現(xiàn)，谷氨酸還可以通過加快無定形磷酸鈣向羥基磷灰石相轉(zhuǎn)化的結(jié)晶速率實(shí)現(xiàn)快速修復(fù)過程，這個(gè)特性是在口腔產(chǎn)品中廣泛使用的氟離子不具備的。在這部分內(nèi)容中，我們提出了一種具有應(yīng)用前景的牙釉質(zhì)修復(fù)和再生的方法，重點(diǎn)強(qiáng)