生物修饰的高分子模板诱导牙釉质样羟基磷灰石可控生长

在分子仿生合成理论框架下构建牙釉质矿化的有机基质模板，实现生物修饰的高分子模板诱导牙釉质样羟基磷灰石可控生长，达到釉质再生的目标。通过对釉蛋白的功能残基进行抽象简化，合成类釉基质蛋白功能性寡肽。在二级结构层面对侧链氨基酸进行模拟构象改变和优化，挑选具有最佳氨基酸间距和空间构象的结构蛋白，通过在釉质表面接枝功团实现高分子模板的生物改性，依托"静电自组装超薄膜技术"实现线性分子结构有机单分子膜在牙釉质表面定向排列，引导晶体的定向生长，获得"釉柱"样结构。本研究将为釉质矿化机理的探索提供新思路和方法，并对龋病等疾病的防治提供更便捷的操作流程。

牙釉质不含细胞成分因此无法自我修复，找到结构和功能与牙体硬组织“无缝”衔接的生物材料是修复牙体缺损的理想方法；但构成牙釉质的羟基磷灰石晶体发育过程漫长且影响因素复杂，迄今尚无有效的体外模拟手段。本研究从寻找适宜的矿化控制模版入手，筛选运用胶原、磷酸化壳聚糖、猪釉原蛋白片段等作为溶液中的晶体生长骨架，摸索出化学交联法、紫外光接枝法将它们键合于牙体组织表面并控制羟基磷灰石在c轴方向的定向生长：①运用分子动力学（molecular dynamics MD）在平衡环境中模拟釉原蛋白对羟基磷灰石的吸附-脱附，挑选具有最佳氨基酸间距和空间构象的结构蛋白，运用HyperChemv8.0模拟构建其三级结构。 ②通过对天然聚阳离子壳聚糖（chitosan,CS）进行磷酸化本体改性，生成其聚阴离子衍生物，并以京尼平（Genipin）为交联剂与聚阳离子的I型胶原交联改性，构建聚电解质复合物（polyelectrolyte complex, PEC）水凝胶作为生物矿化的大分子模板，调控磷灰石（hydroxyapatite, HA）晶体的形成与组装。③从猪牙胚中得到简化的釉原蛋白功能域重组LRAP片段，在溶液中自发组装为10nm左右微球实现对羟基磷灰石晶体c轴方向生长的引导，生成约60nm长的束状结晶。紫外光辐射接枝方法将磷酸酯粘接剂中的-PO4H2、-OH以化学键力键合在牙釉质缺损表面，使LRAP片段单体通过加成逐渐从主链中生长出来，与溶液中的Ca2＋结合实现桥接，为自组装的生物分子模板定向排列在牙体组织表面提供三维位点，溶液中生成的羟基磷灰石晶体排列更趋于平行状，长度更接近牙釉柱晶体纤维束。这些研究为釉质晶体的体外再生提供了翔实的基础数据。