翡翠貽貝珍珠層水溶性提取物調(diào)控人牙釉質(zhì)仿生再礦化的體外研究.pdf

1、牙釉質(zhì)是一種復(fù)雜的生物材料，其中96％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上由羥基磷灰石（hydroxyapatite, HAP, Ca10(PO4)6(OH)2）晶體構(gòu)成，有機(jī)物約占1%。在牙釉質(zhì)發(fā)育過程中，成釉細(xì)胞分泌的釉原蛋白（amelogenin）是最主要的釉質(zhì)基質(zhì)蛋白（enamel matrix proteins, EMPs），在釉質(zhì)基質(zhì)中含量可高達(dá)90%。在EMPs的調(diào)控下，HAP晶體平行排列成束狀，形成釉柱，進(jìn)而形成牙釉質(zhì)。然而，成熟牙釉質(zhì)中卻

2、不存在成釉細(xì)胞和釉質(zhì)基質(zhì)蛋白。這也意味著，牙釉質(zhì)脫礦后將無法自行修復(fù)。牙釉質(zhì)的特殊分級(jí)結(jié)構(gòu)使其比單晶HAP具有更高的硬度、強(qiáng)度和抗磨耗性能，同時(shí)也增加了重建與修復(fù)牙釉質(zhì)的難度。
　　臨床上常采用含氟制劑促進(jìn)早期脫礦釉質(zhì)的再礦化。然而，有研究表明再礦化治療后釉質(zhì)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(zhì)的有序分級(jí)結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)，遠(yuǎn)無法滿足修復(fù)牙釉質(zhì)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(xué)沉積、外磁場(chǎng)以及水熱反應(yīng)[（包括極端苛刻的溫度、壓強(qiáng)和pH值）等方法快速合成有序排列的HAP。然而，這些方法反應(yīng)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(dòng)物貝殼的珍珠層（nacre）與牙釉質(zhì)有許多相似點(diǎn)。珍珠層位于軟體動(dòng)物貝殼內(nèi)層，由95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的碳酸鈣文石晶體和1~5%有機(jī)基質(zhì)構(gòu)成。珍珠層水溶性基質(zhì)（water solution matrix, WSM

4、）的作用與釉質(zhì)中釉原蛋白相似：作為碳酸鈣晶體的成核位點(diǎn)，WSM調(diào)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(xué)者進(jìn)一步探索珍珠層對(duì)骨骼中HAP的作用，發(fā)現(xiàn)珍珠層是一種良好的骨誘導(dǎo)材料，可以在體內(nèi)和體外導(dǎo)骨形成。Lopez等證明珍珠層比HAP更快誘導(dǎo)骨組織礦化形成。Lamghari等提出WSM在骨誘導(dǎo)中的作用與骨形態(tài)生成蛋白（BMP）或誘導(dǎo)骨生長的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為HAP。然而，關(guān)于翡翠貽貝珍珠層WSM對(duì)牙釉質(zhì)再礦化作用的研究尚未見報(bào)道。WSM能穩(wěn)定更多的鈣磷離子、來源廣泛、制備簡單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，使其有望成為牙釉質(zhì)再礦化的促進(jìn)因子。
　　基于上述想法，本文通過提取廉價(jià)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(duì)脫礦牙釉質(zhì)表面進(jìn)行原位誘導(dǎo)HAP生長，以期合成高度有序排列的HAP晶體，與天然牙釉質(zhì)硬度相當(dāng)?shù)脑俚V化層。通過系列的對(duì)比試驗(yàn)，探討在WSM存在下HAP礦化

6、層表面形貌、晶體物相以及機(jī)械性能，探討WSM對(duì)脫礦牙釉質(zhì)再礦化的調(diào)控機(jī)制。本研究可望為開發(fā)新型釉質(zhì)修復(fù)材料提供了理論依據(jù)。
　　目的：
　　探索翡翠貽貝珍珠層WSM對(duì)脫礦牙釉質(zhì)的仿生再礦化的調(diào)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(xué)基團(tuán)，并用BCA法測(cè)定

7、WSM中蛋白質(zhì)含量。將新鮮拔除的人前磨牙切片，酸蝕脫礦，以構(gòu)建牙釉質(zhì)脫礦模型。以WSM為礦化模板，誘導(dǎo)脫礦釉質(zhì)表面再礦化。應(yīng)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(xué)基團(tuán)；通過掃描電子顯微鏡（scanning electron microscopy，S EM）觀察釉質(zhì)樣本表面形貌；應(yīng)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(yīng)用顯微數(shù)字硬度計(jì)測(cè)量礦化前后釉質(zhì)樣本表面維氏硬度值（Vickers hardness, HV），通過SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
　　結(jié)果：
　　XRD圖譜證實(shí)，再礦化晶體主要成分為HAP晶體，添加WSM蛋白后結(jié)晶度比未添加WSM更好，且接近天然釉質(zhì)。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(tuán)（PO43-）。通過SEM和AFM分析，未添