氟化氨银促进牙本质龋病损矿化修复机理及其改性的研究

Silver diamine fluoride (SDF), unlike other fluoride products which prevent the formation of new caries, is also capable of halting the caries process efficiently. However, the mechanism behind this success is unclear and it stains the caries lesion. Understanding the process of mineral deposition and formation is imperative to the development of treatments for caries, may also have important implications for the design of bioinspired materials. This study aimed to investigate the role of SDF in this mineralisation process and improve the technology. This study will investigate the mechanism of SDF on mineral crystal formation, the mechanism of SDF on collagen mineralisation, remineralisation effect of SDF on demineralised dentine collagen matrix. Different concentrations of SDF will incorporated into different phases of mineral crystal formation process, assembled cross-linked collagen, or human dentine matrix, silver nitrate and potassium fluoride will be used as controls. By understanding the mechanisms of SDF, we will modify SDF molecular using nanotechnology, the modified SDF is expected to have a favorable color effect and improved mineralisation effect on dentine caries. Multiple advanced technologies like cryo-transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, dynamic light scattering, X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, atomic force microcopy will be used to characterize the mineral crystal, collagen as well as the remineralisation process.

课题组研究发现防龋抗龋药物氟化氨银虽然可以促进牙本质龋的矿化修复，但存在牙本质胶原纤维矿化不全、矿化机理不明等问题。据此本项目提出“银氨离子与氟离子共存具有协同作用。一方面，参与了调控无机矿物羟基磷灰石晶体的成核生长取向；另一方面，通过相互作用改变了胶原纤维分子的结构，使之与无机矿物晶体成核生长相匹配，从而促进矿化”的科学假说研究其矿化机理。研究围绕牙本质矿化的两个关键因素（羟基磷灰石晶体的生长、胶原纤维矿化模板作用）展开。首先，采用化学动力学方法研究氟化氨银在磷酸钙盐沉积过程中的调控作用；其次，评价氟化氨银对胶原蛋白分子自组装的结构调控作用、采用化学动力学方法研究氟化胺银对自组装的胶原纤维矿化的调控作用。最后，在获得矿化机理参数的基础上，对氟化氨银进行纳米微粒化改性，进一步考察其对胶原纤维的修复矿化作用，防龋抗龋作用。本研究阐明氟化氨银的抗龋机理，将为进一步临床应用技术改进奠定基础。

氟化氨银可以治疗龋。本项目研究了氟化氨银治疗牙本质龋的机制。创建了一个完全脱矿的牙本质模型，在此基础上的实验结果表明：施用氟化氨银后，在牙本质表面沿胶原纤维骨架形成了氯化银和银的沉积物。但是在完全脱矿的牙本质上，氟化氨银不能促进新生羟基磷灰石晶体。本项目测试了常见氟化氨银产品的氟离子和银离子氟化氨银可以治疗龋。本项目研究了氟化氨银治疗牙本质龋的机制。本研究建立了一个完全脱矿的牙本质模型，在施用氟化氨银后，在牙本质表面沿胶原纤维骨架形成了氯化银和银的沉积物，没有发现新生的羟基磷灰石晶体。本项目通过测试常见氟化氨银产品的氟离子和银离子浓度，发现标称浓度与实际浓度有差别。本项目研究了儿童早期龋在氟化氨银治疗前后微生物组的变化情况。在氟化氨银治疗后呈静止龋的样本中，整体微生物组没有变化。在氟化氨银治疗后仍活动的龋齿样本中，变形链球菌的丰度增加。纳米技术在生物医学中的应用飞速发展。银是一种相对无毒副作用的抗菌材料消毒剂。纳米银材料可用于修复、牙体牙髓、正畸、牙周和种植等各个方面。在龋病预防方面，纳米银材料可以单独或者与树脂、玻璃离子或氟化物联合应用。本项目开发了两种合成纳米银材料的方法：用聚乙二醇(PEG)为封端剂合成PEG纳米银(PEG-AgNPs)；用没食子酸作为还原剂、壳聚糖作为分散剂，通过化学还原硝酸银合成纳米银。两种方法合成的纳米银材料都能有效杀灭变形链球菌，具有生物相容性且不会导致染色。两种纳米银材料都可以与氟化钠联合应用以促进牙本质龋再矿化。基于金属或金属氧化物的纳米材料是牙科应用的新趋势，它们会干扰细菌代谢并防止生物膜形成。除了银，锌、钛、铜和镁等金属都已经被用于开发金属或金属氧化物纳米材料，氟化物亦可以用于合成功能化金属和金属氧化物纳米材料。这种氟化物功能化的纳米材料可以缓慢释放氟离子，促进羟基磷灰石形成，进而促进再矿化和抑制牙釉质、牙本质的脱矿。陶瓷纳米材料是纳米级的无机固体材料。具有矿化特性的陶瓷纳米材料可用于预防龋病。这类材料包括钙基纳米材料（如羟基磷灰石纳米材料）、生物活性玻璃和二氧化硅纳米材料。总之，氟化氨银可以促进牙本质龋的再矿化，但是并不能在完全脱矿的牙本质表面形成新的羟基磷灰石晶体。另外，氟化氨银具有异味和染色的副作用，可以通过纳米技术开发可替代氟化氨银的新型纳米银防龋材料。