人牙釉质表面唾液吸附膜的粘附及润滑性能研究

发布时间：2017-12-22 11:27

  本文关键词：人牙釉质表面唾液吸附膜的粘附及润滑性能研究　出处：《西南交通大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：人体存在大量的天然摩擦副,在口腔摩擦系统中,人牙起到咀嚼食物的功能,而唾液的存在,使咬合面具有很低的摩擦系数,从而能降低牙齿磨损,延长牙齿的服役寿命。在临床上,由于身体疾病、放射治疗、长期服用药物等原因,使许多患者患有口干症,而且随着年龄的增加,发生口干症的几率增加。口干症患者在临床上需要服用人工唾液进行辅助治疗,而性能优异的人工唾液不仅需要具有良好的润滑性,还应具有很好的成膜性和粘附性,不仅要使患者有利于吞咽食物和降低牙齿磨损,还应具有润滑时间长,而不用频繁的服用等功能。然而,目前市售人工唾液还不具有这些性能,还有很大的改良空间。因此,对天然唾液进行深入的研究,能为新型人工唾液的开发提供理论支持。由于天然唾液成分复杂,国内外对天然唾液在口腔表面的成膜性、润滑性的研究还不够成熟,特别是唾液对降低牙齿的摩擦磨损行为的研究上还停留在最初始的认识上,而对其润滑机制没有进行深入的研究。因此对天然唾液的润滑、成膜机制进行深入系统的研究,对开发具有优异润滑性、良好的成膜性和粘附性能的人工唾液具有很强的现实和理论指导意义。本文采用纳米压痕仪、纳米划痕仪、扫描探针显微镜、原子力显微镜以及相关表征分析手段,系统的研究了唾液在人牙釉质表面的成膜性能、粘附性能及润滑性能。首先,采用扫描探针显微镜(SPM)研究了唾液在人牙釉质表面的成膜过程,对唾液吸附膜的三维形貌结构和时变特性进行系统表征;其次,用纳米划痕仪及原子力显微镜对唾液吸附膜的润滑性能及粘附性能进行深入探讨,在此基础上,研究了唾液蛋白的粘附机制,并对人牙釉质内有机相与唾液蛋白粘附性能之间关系进行了研究。取得的主要结果和结论如下：(1)唾液吸附膜的结构具有时变特性,在1min内形成的初始膜就能有效的降低人牙釉质表面的摩擦磨损。唾液吸附膜是通过层层组装形成的,经过1min的吸附,唾液蛋白会选择性吸附在人牙釉质表面,形成一层致密的初始膜。随着吸附时间增加,唾液蛋白会进一步吸附在初始膜上,形成疏松的外层膜：吸附到人牙釉质表面的蛋白质数量随着吸附时间的增加而增加,但是不同时间形成的唾液吸附膜中的蛋白质种类没有差别；吸附在人牙釉质表面的唾液吸附膜能有效降低人牙釉质表面的摩擦磨损,其摩擦系数随着吸附时间的增加而增加,但是人牙釉质表面的磨损形貌和磨损体积随吸附时间的增加没有明显变化；唾液吸附膜的润滑性取决于初始膜,这层膜就能有效的降低牙釉质表面的摩擦磨损。(2)唾液吸附膜的初始膜是唾液蛋白与牙釉质内羟基磷灰石通过静电作用形成的,具有很强的粘附强度。唾液吸附膜与人牙釉质表面间的剪切能随着吸附时间的增加呈指数增加；唾液蛋白与人牙釉质表面之间的粘附力是唾液蛋白之间粘附力的两倍。人牙釉质表面经过唾液吸附处理1min后,其润湿性和zeta电位明显增加,但是随着吸附时间的进一步增加,润湿性和zeta电位保持不变。初始膜与人牙釉质表面之间的粘附强度显著高于初始膜与外层膜之间的粘附强度,这与两层膜的粘附机制有关。初始膜的形成归功于初始膜与人牙釉质表面之间静电力的作用,而外层膜与初始膜之间没有静电力的作用。(3)牙釉质内的有机相对唾液蛋白的成膜性和粘附性没有显著影响,唾液在人牙釉质和萃取过的人牙釉质表面均能形成唾液吸附膜,其成膜过程没有显著的差别,这层膜具有双层结构,由初始膜和外层膜构成,其中初始膜相对平整致密,外层膜比较疏松；不论人牙釉质是否具有有机相,唾液蛋白都与牙釉质有很强的粘附强度。(4)唾液经过离心处理后,其在牙釉质表面的粘附性能和润滑性能没有显著性变化。离心处理会使唾液中食物残渣和高分子量蛋白(200 kDa)沉淀,但是不会沉淀分子量在200 kDa以下的唾液蛋白。离心唾液和全唾液在人牙釉质表面形成的唾液吸附膜成分相同：全唾液吸附膜膜厚不均匀,同一样品不同位置力学性能差异很大；离心唾液吸附膜厚度均匀,同一样品不同位置力学性能相同。但是,对全唾液进行离心处理并不会影响唾液吸附初始膜的形成,人牙釉质表面在离心唾液润滑下的平均摩擦系数和磨损体积略低于全唾液,离心处理过的唾液可作为全唾液的替代品用于试验研究。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R781

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