納米尺寸無定形磷酸鈣修復脫礦牙本質對其微結構和力學性能的影響.pdf

1、近年來的研究表明骨骼和牙齒是無定形磷酸鈣(amorphous calcium phosphate，ACP)在生物大分子生調控下經歷一系列相變而生成的生物體典型礦化組織。無定形相礦物作為生物礦物的前驅體，可憑借其各向同性和可塑性而在骨骼和牙齒的礦化過程中進入膠原纖維網架，形成具有優(yōu)良機械性能的有機-無機復合體。但是，無定形磷酸鈣的表面能非常低，如果不是被穩(wěn)定劑穩(wěn)定或者儲存條件干燥，它很容易相交為熱力學更穩(wěn)定的羥基磷灰石而失去其各向同性和可

2、塑性，無法進入膠原纖維內部微空間。目前也鮮有關于穩(wěn)定劑濃度對于無定形磷酸鈣相交時間以及礦化效果的研究。另外，許多學者嘗試從仿生礦化的角度來修復脫礦牙本質，以其恢復其天然的微觀結構和足夠的力學性能。目前主流的研究采用兩種非膠原蛋白類似物，用含有鈣磷離子源的溶液已經可以在脫礦的牙本質膠原纖維網架上形成纖維內和纖維外礦物。然而，再礦化的時間在4個月左右，因此其臨床應用前景不佳。因此，嘗試用無定形磷酸鈣再礦化脫礦牙本質將為解決這一問題提供新的思

3、路。
　　目的:
　　本實驗分為三個部分，首先用不同濃度的聚丙烯酸(polyacrylic acid，PAA)作為穩(wěn)定劑，合成納米尺寸無定形磷酸鈣顆粒，探索PAA濃度和ACP顆粒相變時間以及粒徑的關系;再將上述合成顆粒用于修復脫礦牙本質，揭示相變時間和粒徑不同的ACP對再礦化牙本質效果的影響，追蹤礦化良好樣本的礦化過程;最后用透射電鏡觀察牙本質再礦化層的結構，用納米壓痕檢測牙本質再礦化層的力學性能，探討再礦化層牙本質結構和力

4、學性能的關系。
　　方法:
　　1.經過本組前期的預實驗，選用濃度分別為100μg/ml，500μg/ml以及1000μg/ml的PAA作為調控劑來合成ACP。然后，用傅里葉紅外分別追蹤其相變過程，用SEM表征相變后的ACP顆粒的形貌，得出PAA濃度對合成的ACP相交時間和粒徑大小的影響。
　　2.選取三個月內拔除的無齲人類第三磨牙，用慢速切割機在水冷卻作用下垂直于牙長軸切取厚度為1mm的牙本質片，共計30個樣本。用濃

5、度為35％的磷酸酸蝕，大量二蒸水沖洗，得到脫礦牙本質模型。將上述牙片分為三組(N=10)，置于不同PAA濃度下合稱的納米尺寸ACP溶液中再礦化，置于37.5℃恒溫箱中培養(yǎng)，按紅外所得相交時間取出樣本，篩選能修復脫礦牙本質的ACP顆粒。并取另外10個樣本重復礦化效果最佳組的實驗，分別于第1，3，5，7天，每次取出2個樣本，按照表征所需制樣，用SEM和TEM追蹤礦化過程。
　　3.在礦化第15天，取出最后2個樣本，其中一個用環(huán)氧樹脂包

6、埋，用超薄切片機切取厚度約為80 nm的切片，做TEM表征，觀察牙本質再礦化層的結構。另外一個取出后保持再礦化表面濕潤，用納米壓痕檢測儀檢測牙本質再礦化層的力學性能。
　　結果:
　　1.PAA的濃度和ACP顆粒的粒徑大小成反比，和相變時間成正比，SEM表征可見500μg/ml的PAA可以調控合成15nm左右的ACP顆粒，且相交時間約為15天。
　　2.500μg/ml的PAA調控合成ACP顆?？梢杂行迯兔摰V牙本質，

7、第15天所取樣本可見再礦化層的礦物密度與天然牙本質近似，高分辨透射可見纖維內礦物和纖維外礦物均有形成。而高濃度PAA調控合成的ACP顆粒15天后未見明顯礦化，低濃度PAA調控合成的ACP顆?？梢妰H脫礦層表面有一層礦物質。
　　3.通過對礦化效果良好的樣本進行追蹤，按照1，3，5，7天取樣，可見再礦化是由脫礦層基底逐漸向外層生長的過程，纖維內礦物和纖維外礦物均可見，且ACP在這一過程中逐漸相變?yōu)镠AP。
　　4.再礦化15天樣

8、本的TEM表征可見，再礦化層同時有纖維內礦物和纖維外礦物形成，這是成功修復脫礦牙本質，恢復天然牙本質等級結構的有力而直接的證明。輔助的納米壓痕測試可見再礦化牙本質的硬度和彈性模量與天然牙本質相當。
　　結論:
　　PAA的濃度可以影響ACP顆粒的粒徑和相變時間，通過調整PAA的濃度可以配置能既能利用ACP流動性滲透進入膠原纖維內部，又能在合適時間內相變?yōu)镠AP的礦化液，從而達到修復脫礦牙本質的目的。脫礦牙本質的再礦化是一個由