生物改良型酸蚀剂提高牙本质粘接耐久性的应用及其机制研究

The long-term stability of resin-dentin bonding is the main factor that affects the outcome of the resin restoration of tooth defect. Using collagen crosslinkers that preserve the integrity of dentin collagen structures in the hybrid layer has been demonstrated to be an effective method to improve the biostability of resin-dentin bonds. Tremendous studies show that plant-derived polyphenols (i.e., Proanthocyanidins) are effective collagen crosslinkers, which could crosslink the demineralized dentin collagen, enhance its mechanical properties and resistance to enzymatic degradation, and thus improve the long-term stability of resin-dentin bonds. In the previous work of our research group, we found that nordihydroguaiaretic acid (NDGA) can act as a biomimetic alternative and effectively crosslink demineralized dentin collagen. However, the mechanisms underlying the crosslinking effects of polyphenols on dentin collagen remain elusive. Current project aims to construct a bio-modified enchant using NDGA to improve the quality of dentin bond, and investigate the binding mechanisms of NDGA to collagen molecules and the effect of NDGA self-polymerization (oxidation and coordination) on the crosslinking of collagen under the regulations of Ca2+ and pH.

树脂-牙本质粘接长期稳定性是制约牙体修复效果的主要因素。使用蛋白交联剂，保护脱矿后的牙本质胶原结构，防止混合层的破坏，是国内外公认行之有效的提高牙本质粘接耐久性的策略。大量研究表明，天然植物来源的多酚类蛋白交联剂（如原花青素等）能有效增强脱矿牙本质的机械强度、抗酶解性能，进而提高树脂-牙本质粘接的耐久性。项目组在前期研究发现去甲二氢愈创木酸（Nordihydroguaiaretic acid, NDGA）作为天然植物来源多酚类交联剂的仿生替代物，可以安全、高效地交联稳定脱矿牙本质胶原。然而，多酚类交联剂交联牙本质胶原的具体机制尚不明确。因此，本项目拟以构建NDGA生物改良型酸蚀剂，提高树脂-牙本质粘接耐久性为研究载体，探索Ca2+和pH调节下NDGA与胶原分子的结合以及NDGA自聚合（氧化聚合和配位反应）在其胶原交联稳定作用中的机制。

背景：.牙本质粘接长期稳定性是制约牙体修复效果的主要因素。使用蛋白交联剂保护脱矿后的牙本质胶原结构，防止混合层的破坏是提高牙本质粘接耐久性的公认有效策略。NDGA作为天然来源多酚类交联剂的仿生替代物，可安全高效的交联稳定脱矿牙本质胶原。.研究内容：.本项目构建了以NDGA生物改良型酸蚀剂、提高牙本质粘接耐久性为研究总体思路，首先在分子水平上研究Ca2+调节下I型胶原与NDGA的结合及交联机制，再通过对NDGA酸蚀剂作用下牙本质粘接复合体的耐久性进行研究，证实其具有增强胶原抗降解和牙本质粘接耐久性的能力。另外还探索了其他多酚类交联剂：原花青素、槲皮素在根管治疗中作为根管冲洗剂的强抗菌能力，为多酚类交联剂在口腔领域的复合型应用提供策略。.关键数据：.1. UV-Vis研究验证了NDGA相邻两个邻醌基团之间形成双醌键的假设，NDGA聚合物可嵌入牙本质胶原纤维，使得力学性能增强以及抗酶解性能增加；XPS结果证实了具有多个邻羟基的NDGA被枝接到胶原基质上，以及Ca2+与NDGA的儿茶酚基团发生配位反应，使NDGA交联牙本质作用进一步增强。TEM检测、弹性模量变化、干重损失和羟脯氨酸含量测定结果再次验证以上说法。.3.微拉伸粘接强度测试验证了NDGA改良酸蚀剂可以提高牙本质粘接强度和稳定性，使用激光共聚焦显微镜(CLSM）证实其对内源性酶活性具有抑制作用，CCK8结果表明材料良好的生物安全性。.4.CLSM证实了多酚类根管冲洗剂原花青素及槲皮素对粪肠球菌生物膜的杀灭作用。.科学意义：.如何有效提高牙本质粘接的耐久性是当前口腔牙体修复领域研究的难点。我们证实了多酚类交联剂NDGA与牙本质胶原的化学结合、Ca2+参与的配位反应可交联稳定强胶原，并验证了NDGA改良型酸蚀剂在牙本质粘接应用中的可行性，应用前景广阔、科学意义重大。除了交联剂作为生物改良型酸蚀剂的临床应用形式外，我们还探索了多酚类交联剂作为根管冲洗剂的可行性，证实其兼具胶原交联和杀菌效果，为后续开展多酚类交联剂在口腔领域的复合型、多用途应用提供策略，具有参考价值和临床意义。