翡翠貽貝珍珠層水溶性提取物調控人牙釉質仿生再礦化的體外研究.pdf

1、牙釉質是一種復雜的生物材料，其中96％（質量分數(shù)）以上由羥基磷灰石（hydroxyapatite, HAP, Ca10(PO4)6(OH)2）晶體構成，有機物約占1%。在牙釉質發(fā)育過程中，成釉細胞分泌的釉原蛋白（amelogenin）是最主要的釉質基質蛋白（enamel matrix proteins, EMPs），在釉質基質中含量可高達90%。在EMPs的調控下，HAP晶體平行排列成束狀，形成釉柱，進而形成牙釉質。然而，成熟牙釉質中卻

2、不存在成釉細胞和釉質基質蛋白。這也意味著，牙釉質脫礦后將無法自行修復。牙釉質的特殊分級結構使其比單晶HAP具有更高的硬度、強度和抗磨耗性能，同時也增加了重建與修復牙釉質的難度。
　　臨床上常采用含氟制劑促進早期脫礦釉質的再礦化。然而，有研究表明再礦化治療后釉質表面附著沉積物，主要成分為微晶離子和非晶型的氟化鈣（CaF2）及非特異性氟吸附物（NSAF），形態(tài)和成分能都與釉質的有序分級結構相差甚遠，遠無法滿足修復牙釉質的需要。為了得到

3、有序排列的HAP，有研究通過溶膠凝膠法、電化學沉積、外磁場以及水熱反應[（包括極端苛刻的溫度、壓強和pH值）等方法快速合成有序排列的HAP。然而，這些方法反應條件苛刻，且成本較高。
　　筆者注意到，自然界眾多生物礦物中，軟體動物貝殼的珍珠層（nacre）與牙釉質有許多相似點。珍珠層位于軟體動物貝殼內(nèi)層，由95%（質量分數(shù)）的碳酸鈣文石晶體和1~5%有機基質構成。珍珠層水溶性基質（water solution matrix, WSM

4、）的作用與釉質中釉原蛋白相似：作為碳酸鈣晶體的成核位點，WSM調控碳酸鈣晶體礦化，限制晶體厚度，并決定晶型和晶體尺寸。于是，有學者進一步探索珍珠層對骨骼中HAP的作用，發(fā)現(xiàn)珍珠層是一種良好的骨誘導材料，可以在體內(nèi)和體外導骨形成。Lopez等證明珍珠層比HAP更快誘導骨組織礦化形成。Lamghari等提出WSM在骨誘導中的作用與骨形態(tài)生成蛋白（BMP）或誘導骨生長的轉化生長因子（TGF-β）相似。Ni等發(fā)現(xiàn)，珍珠層在室溫下可以通過在磷酸緩

5、沖液中轉化為HAP。然而，關于翡翠貽貝珍珠層WSM對牙釉質再礦化作用的研究尚未見報道。WSM能穩(wěn)定更多的鈣磷離子、來源廣泛、制備簡單、價格低廉等優(yōu)點，使其有望成為牙釉質再礦化的促進因子。
　　基于上述想法，本文通過提取廉價翡翠貽貝珍珠層中的WSM蛋白作為礦化模板，嘗試在仿生環(huán)境下對脫礦牙釉質表面進行原位誘導HAP生長，以期合成高度有序排列的HAP晶體，與天然牙釉質硬度相當?shù)脑俚V化層。通過系列的對比試驗，探討在WSM存在下HAP礦化

6、層表面形貌、晶體物相以及機械性能，探討WSM對脫礦牙釉質再礦化的調控機制。本研究可望為開發(fā)新型釉質修復材料提供了理論依據(jù)。
　　目的：
　　探索翡翠貽貝珍珠層WSM對脫礦牙釉質的仿生再礦化的調控作用，為新型牙科材料的研發(fā)提供理論依據(jù)。
　　方法：
　　從翡翠貽貝珍珠層中提取WSM，采用傅立葉紅外線光譜儀（Forrier-Transform infra-red，F(xiàn)TIR）分析WSM提取物的化學基團，并用BCA法測定

7、WSM中蛋白質含量。將新鮮拔除的人前磨牙切片，酸蝕脫礦，以構建牙釉質脫礦模型。以WSM為礦化模板，誘導脫礦釉質表面再礦化。應用X線衍射儀（X-ray diffraction, XRD）鑒定樣本表面新生晶體物相；采用FTIR分析新生晶體的化學基團；通過掃描電子顯微鏡（scanning electron microscopy，S EM）觀察釉質樣本表面形貌；應用原子力顯微鏡（atomic force microscope，AFM）觀察礦化表

8、面形貌以及分析樣本表面的粗糙度；應用顯微數(shù)字硬度計測量礦化前后釉質樣本表面維氏硬度值（Vickers hardness, HV），通過SPSS17.0進行統(tǒng)計分析。
　　結果：
　　XRD圖譜證實，再礦化晶體主要成分為HAP晶體，添加WSM蛋白后結晶度比未添加WSM更好，且接近天然釉質。FT-IR圖譜表明，添加WS M蛋白后，礦化生成的HAP晶體中含有碳酸根（CO32-）和磷酸基團（PO43-）。通過SEM和AFM分析，未添