有机高分子模板诱导牙体组织样羟基磷灰石仿生合成的初步研究

发布时间：2020-05-27 18:17

【摘要】： 背景：开发具有与牙体组织结构相似的生物材料一直都是口腔医学界的梦想。但牙釉质是高度矿化、高度有序组装的天然纳米复合材料，一直被认为太复杂而难以模拟构建，因此，通过人工手段控制磷酸钙类矿物的生长并有序排列是目前口腔仿生材料研究的重点和难点之一。目前关于牙体硬组织的体外合成的研究较少，较突出的有早期氟处理技术，亚稳态含钙、磷的矿化液，及纳米磷灰石晶体或含蛋白的纳米磷灰石晶体在牙釉质表面沉积等报道。这些方法技术隐含了仿生构建牙釉质的设计思想，但是沉淀的磷灰石晶体在形态、大小、组装上都与釉质结构有较大差距；有学者利用牙乳头细胞及组织工程的方法实现了少量牙釉质的再生，但仍存在应用上的障碍。因此，用非生物方法在体外模拟牙釉柱形成是现阶段牙釉质修复和牙釉质仿生材料研究的一个重要方向，近年来备受各科学者的关注。据本课题组了解，在牙体组织原位进行类牙羟基磷灰石生长的研究还少有报道。在这样的研究背景下，本实验依据生物矿化的有机基质调控理论，运用有序高分子作为矿化模板，体外原位模拟牙体组织仿生合成羟基磷灰石，初步获得了有序排列的晶体结构。 首先，对惰性的牙釉质表面进行低温等离子改性，用氨气、氢气和氧气作为反应气体，活化牙釉质羟基磷灰石中的羟基，并引入部分氨基和羧基。其次，通过碳乙基二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺介导缩合反应，将有机高分子明胶、丝蛋白通过肽键交联连接到处理过的牙釉质表面和脱矿的牙本质表面。然后在钙、磷离子溶液(过饱和矿化液和人工唾液)中实现晶体生长，生成羟基磷灰石，最后对新生的羟基磷灰石进行理化和生物学性能的检测。 结果显示：低温等离子处理后釉质表面引入了-NH、-NH_2、-NH_3、-COOH等活性基团，-OH活性增加，C元素含量增高。碳乙基二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺介导缩合反应将明胶和丝蛋白以肽键键合到牙体组织表面，覆盖原来的-NH_3位点，由于明胶和丝素蛋白的空间三级结构，令原有牙体表面零星分布的与钙、磷离子结合的活性位点变成致密、有序的三维分布。用过饱和矿化液和人工唾液均能实现晶体生长，所得晶体呈矮柱状，30～50nm长，垂直于牙体组织表面，，相互平行排列。经理化检测证实新生晶体为羟基磷灰石，与牙体组织的结合强度在20～30N之间，硬度接近正常牙本质。经生物学性能测试证实新生晶体有良好的生物相容性，无细胞毒性，无细菌的特异粘附性。 综上所述，本实验初步实现了高分子化合物在牙体组织原位引导羟基磷灰石仿生合成，生成的羟基磷灰石类似于牙体组织釉柱中的晶体形貌，说明三维有机高分子引导的矿化反应是实现牙再生的有巨大潜力的途径之一。
【图文】：

了便利条件。横切组和纵切组之间未见差异。图7左侧为釉质交联明胶蛋白后的曰lR圈;右侧为抽质交联丝蛋白后的曰IR圈牙釉质交联丝素蛋白后的盯IR图像如图7所示，与交联明胶后结果类似，N一H和C二0的伸缩振动带较为醒目，提示肤健缩合反应成功为表面相对惰性的牙釉质连接上了有机基团。另外，在1265~1235cm一‘处一中等强度吸收带，对照丝蛋白的FTIR图谱，推测其为H面内变形的p。，伸缩振动和C一N伸缩振动(vC一N)，也是酞胺111特性谱带。牙本质交联明胶蛋白和丝素蛋白后的盯IR图见图8。与在釉质上交联反应结果相似

四川大学华西口腔医学院博士学位论文一_产多N、，/、N洲、、、尸产、N必一二.’i”HCI)可实现快速多肤缩合反应，它是水溶性碳二亚胺型合剂，分子呈线性结构，常用于竣基与伯胺的缩合反应，并己获得广泛的用途如在多肤合成中形成酞胺健、将半抗原结合于载体蛋白形成免疫抗原、通过核酸5’位的磷酸基团反应形成氨基反应活性的NHS酷等，，一63J。EDC通过与氨反应形成酞基脉中间体。如果该中间体不与氨基反应，则会很快水解并重新o义;沐。.，公放出狡基基团。在N一轻基丁二酞亚胺(NHS:OH)存在的情况下，E可以将梭基转变为氨基反应活性的Sulfo一洲S酷。这步反应通过将EDC、含基分子以及sulf。一NHS混合即可实现〔创阉。
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：R783.1

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 李彦;人牙釉质与三种典型材料的摩擦学性能对比研究[D];西南交通大学;2011年

2 王秀芳;牙表面仿釉质涂层的理化性质和生物相容性研究[D];福建医科大学;2012年

本文编号：2683945