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文檔簡介
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
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