牙本质胶原纤维网塌陷与结构重建的生物矿化研究

牙本质胶原纤维网塌陷或水份置换不全，导致树脂粘接剂难以完全渗透包裹，这是提高修复体粘接强度和持久性需要解决的关键问题，目前尚无牙本质胶原纤维网塌陷与重建的分子机制研究。我们推测纤维内矿物在维持胶原纤维结构中起着关键作用。本项目希望通过生物矿化的化学模拟方法，采用超微纳米羟磷灰石在完全脱矿的牙本质胶原纤维特定位点吸附矿化，形成纤维内矿物，重建胶原纤维网状结构及其力学性能，阐述牙本质胶原纤维塌陷的分子机制，探讨牙本质再矿化的分子基础和纳米组装过程，建立生物再矿化使胶原纤维结构重建的条件和机理。远期期望发明具有选择性脱矿、能保存或恢复纤维内矿物从而维持非湿润状态下牙本质胶原网结构的粘接前处理剂。

牙本质粘结技术是目前口腔临床治疗措施中重要的组成部分。虽然经过半个多世纪的发展，牙本质粘结技术已得到了长足的改进和优化，但是仍然存在两大难题困扰牙科科学家和口腔临床医生：树脂-牙本质粘结复合体粘结力低和耐久性不足。其主要原因是胶原的降解和树脂单体的水解，造成了胶原纤维网的塌陷。全酸蚀粘结技术中，由于脱矿深度与树脂单体渗透深度不一致，树脂牙本质粘结复合体容易产生纳米微渗漏，渗漏层中未被树脂单体完全包裹的裸露胶原遭受基质金属蛋白酶(内源性,或者细菌产生的）攻击降解，而聚合不全的树脂单体则被残留的水分水解；应用自酸蚀技术时，在粘结界面容易形成一层“半透膜”，水分可以在粘结面聚集或者通过毛细作用进入树脂并水解并对树脂进行水解。目前国内外提高树脂牙本质粘结复合体的粘结强度和耐久性，防止胶原纤维网塌陷的途径有以下几种: 1）在疏水树脂中加入亲水性树脂，改善脱矿牙本质的润湿性，提高树脂单体渗透深度与牙本质脱矿深度的一致性；2）添加基质金属蛋白酶抑制剂，降低胶原被降解的机率；3）延长光照时间，加强树脂的聚合度。但是，由于技术敏感性的存在以及实际应用情况的不同，以上方法并不能完全解决存在的问题。. 基于以上问题，本课题组近年来专注于探索通过生物矿化实现胶原纤维网的重建来提高树脂牙本质粘结复合体粘结强度和耐久性的途径。近年来我们探索了1. 20nm级的HAP颗粒在脱矿牙本质胶原纤维的吸附，探讨了脱矿牙本质经20nmHAP处理后对粘结力的影响，并探讨了其对胶原纤维网结构的重建作用和保护支撑作用。结果表明，20nm级的羟基磷灰石能使牙本质胶原纤维部分矿化。AFM观察可见再矿化后的牙本质胶原纤维网与未脱矿部位的高度差减小，这说明20nmHAP颗粒对塌陷胶原纤维网的重建有一定的作用。经20nm-HAP处理后的脱矿牙本质经粘结后粘结力提高。2. 纳米级无定形磷酸钙颗粒对脱矿后的牙本质胶原纤维的仿生再矿化效果。目前，本课题组已经应用聚丙烯酸合成出不同粒径的nano-Acp颗粒；并利用该nano-ACP颗粒成功地在一定的时间内将一定脱矿深度的牙本质进行仿生再矿化，形成胶原纤维内矿物和胶原纤维间矿物，恢复脱矿牙本质的等级结构，使塌陷的牙本质胶原纤维网得到重建。其力学性能已经能够与天然牙本质相媲美。