体外模拟生理牙髓压力下的牙本质仿生矿化研究

发布时间：2019-04-01 19:41

【摘要】：背景:牙齿的生物矿化是一种非经典的离子介导途径的矿化模式。矿物分子在非胶原蛋白基质(non-collagenous proteins,NCPs)的稳定作用下形成无定形磷酸钙(amorphous calcium phosphate,ACP)的纳米前驱体,即纳米无定形磷酸钙,具有较低界面能的Ca2(HPO4)32-的团簇。随后ACP进入到脱矿的胶原纤维上,在NCPs的诱导下,聚集相变为晶体,有序地排列在脱矿胶原上。按照这种"自下而上"的矿化形式,最终达到纤维间和纤维内的矿化。而仿生矿化技术就是模仿生物自然矿化的过程,将纳米无定形磷酸钙前驱相用合适的方式回填在牙本质胶原纤维上。这种自下而上的再矿化方式不依赖籽晶成核,是牙本质再矿化的可行办法。在这个自下而上矿化的过程中,必须要考虑到牙本质小管的渗透性。大量研究证实,牙本质渗透液的形成会影响修复材料与牙本质的结合。牙本质粘结通过对表层牙本质酸蚀使胶原纤维暴露,使树脂粘结获得更大的微机械固位力。但由于髓内压的存在,牙本质小管不断向外渗出液体,暴露的胶原纤维内纤维间存在大量水分。从近髓到近釉牙骨质界,牙本质小管的数量从45000/mm2降低至20000/mm2,小管直径也从2.37μm降至0.63μm。在釉牙骨质界附近,牙本质小管占牙本质总面积的1%,到了近髓处,小管面积可达22%,这意味着水的含量也从1%升到22%。这些水分不能被树脂单体完全替代,导致了混合层微渗漏的出现和胶原纤维降解老化的现象。仿生矿化技术的目的是在混合层中树脂稀疏,水分丰富的区域完成纤维内和纤维间的再矿化,提高树脂-牙本质粘结的效果。这个过程必然也是在人体正常生理牙髓压力存在的条件下进行的,是否也和树脂粘结一样会因牙本质渗透性的影响而受到抑制,亦或是基本不受牙本质渗透性溢出的组织液的影响,仍能达到没有模拟生理牙髓压力条件下的矿化效果,我们不得而知。基于牙本质渗透性对仿生矿化临床应用可能产生的影响,本实验进行了模拟施加人体生理牙髓压力下矿化和不施加压力下分别矿化脱矿牙本质面的研究,观察两者矿化程度的差异,用以探索体外模拟人体牙髓压力下牙本质渗透性对仿生矿化的影响,进而为仿生矿化技术在临床应用可能面临的问题提供研究准备。目的:本实验旨在研究体外模拟生理牙髓压力条件下产生的牙本质渗透性对仿生矿化产生的影响,研究其与无牙髓压力下矿化的差异,判断渗透性是否对矿化进程存在抑制作用,并探讨其影响矿化的机理。方法:实验分为三组:空白对照组,为脱矿牙本质,n=6;对照组,为正常矿化不同天数的不施加体外模拟生理牙髓压力的矿化牙本质,n=18;实验组,为矿化不同天数的体外模拟牙髓压力下的矿化牙本质,n=18。对照组和实验组在Id,4d,7d时取样,样品与空白对照组样品一起在超薄切片机(Boeckeler Instruments,Tucson,USA)上切取表面的1mm厚的牙本质片,脱水,干燥,固定,最后将所有样本保存在真空干燥箱内24h。将所有牙片喷金60s,在扫描电镜(scanning electronmicroscope,SEM)30KV下分别观察不同样本的牙本质横截面和纵截面的胶原网形貌;然后将样本用环氧树脂包埋,用硬组织切片机以垂直于再矿化层的方向切片,制备得70-90纳米厚的薄片,置于铜网上,在透射电镜(transmission electron microscope,TEM)加速电压80KV下观察再矿化情况。结果:透射电镜(TEM)下,相同的矿化时间后,对照组再矿化层比实验组更厚,且最终对照组矿化7天时已全层矿化,实验组则还未达到。扫描电镜(SEM)下,随着矿化时间的增加,对照组和实验组牙本质表面的胶原纤维直径明显变粗。在矿化相同的时间下,对比对照组和实验组,可以发现,实验组牙本质小管内的胶原纤维直径比对照组更细,且胶原分布更加稀疏。在纵截面上,可以发现在矿化相同时间下,对照组牙本质小管内的再矿化胶原层厚度明显大于实验组的再矿化胶原层厚度。结论:体外施加模拟生理牙髓压力下,牙本质渗透性持续产生的水分降低了钙磷浓度,反应产生的ACP颗粒直径变大,总自由能降低,相变为HAP的速度变慢,使HAP在脱矿胶原纤维上结晶区域扩张速度变慢,延缓了仿生矿化的进程。
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【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R780.2

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