納米尺寸無定形磷酸鈣修復(fù)脫礦牙本質(zhì)對其微結(jié)構(gòu)和力學(xué)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(diào)控下經(jīng)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(qū)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(wǎng)架，形成具有優(yōu)良機械性能的有機-無機復(fù)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(xué)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(nèi)部微空間。目前也鮮有關(guān)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(xué)者嘗試從仿生礦化的角度來修復(fù)脫礦牙本質(zhì)，以其恢復(fù)其天然的微觀結(jié)構(gòu)和足夠的力學(xué)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(jīng)可以在脫礦的牙本質(zhì)膠原纖維網(wǎng)架上形成纖維內(nèi)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(yīng)用前景不佳。因此，嘗試用無定形磷酸鈣再礦化脫礦牙本質(zhì)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(guān)系;再將上述合成顆粒用于修復(fù)脫礦牙本質(zhì)，揭示相變時間和粒徑不同的ACP對再礦化牙本質(zhì)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(zhì)再礦化層的結(jié)構(gòu)，用納米壓痕檢測牙本質(zhì)再礦化層的力學(xué)性能，探討再礦化層牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)和力

4、學(xué)性能的關(guān)系。
　　方法:
　　1.經(jīng)過本組前期的預(yù)實驗，選用濃度分別為100μg/ml，500μg/ml以及1000μg/ml的PAA作為調(diào)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(nèi)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(zhì)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(zhì)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(fù)脫礦牙本質(zhì)的ACP顆粒。并取另外10個樣本重復(fù)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(zhì)再礦化層的結(jié)構(gòu)。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(zhì)再礦化層的力學(xué)性能。
　　結(jié)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(diào)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(diào)控合成ACP顆粒可以有效修復(fù)脫礦牙本質(zhì)，

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(zhì)近似，高分辨透射可見纖維內(nèi)礦物和纖維外礦物均有形成。而高濃度PAA調(diào)控合成的ACP顆粒15天后未見明顯礦化，低濃度PAA調(diào)控合成的ACP顆?？梢妰H脫礦層表面有一層礦物質(zhì)。
　　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(nèi)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(nèi)礦物和纖維外礦物形成，這是成功修復(fù)脫礦牙本質(zhì)，恢復(fù)天然牙本質(zhì)等級結(jié)構(gòu)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(zhì)的硬度和彈性模量與天然牙本質(zhì)相當(dāng)。
　　結(jié)論:
　　PAA的濃度可以影響ACP顆粒的粒徑和相變時間，通過調(diào)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(nèi)部，又能在合適時間內(nèi)相變?yōu)镠AP的礦化液，從而達到修復(fù)脫礦牙本質(zhì)的目的。脫礦牙本質(zhì)的再礦化是一個由