利用磷酸化壳寡糖和葡萄糖醛酸模拟牙本质基质蛋白-1仿生矿化Ⅰ型胶原策略再矿化牙本质龋的研究

The remineralization of dentine is clinically significant for prevention and management of　dentine caries, root caries and dentine hypersensitivity. However, the nucleation and growth of mineral crystals on the organic matrix (mainly type I collagen) in dentine caries cannot be spontaneously induced using the traditional fluoride. Since the remineralization using fluoride treatment depends on the epitaxial growth of the residual crystals in dentine lesion, the effect of remineralization on the dentine caries without enough residual crystals due to highly demineralization is unsatisfactory. In this study, with the strategy of biomimetic mineralization of collagen based on the non-classical theory of crystal nucleation and growth, phosphorylated chitooligosaccharide(PCOS) and glucuronic acid(GA) will be used to respectively mimic the dual functions of dentine matrix protein-1(DMP1) that can stabilize amorphous calcium phosphate(ACP) and target to collagen simultaneously. The aim of this study is to accomplish intrafibrillar and hierarchical mineralization using nanoparticles of ACP/PCOS/GA and elucidate the rationale of biomimetic mineralization of collagen and principle of design of biomimetic analogs of noncollagenous proteins. This biomimetic methodology will be used for remineralization of dentine, which is independent on the residual crystals, and thus can break through the limitation of fluoride treatment and result in a remineralized dentine with similar or the same mechanical properties and mineralization structures to natural dentine.

牙本质再矿化对预防和治疗牙本质龋、牙根面龋和牙本质过敏有着重要临床价值。但是，传统的氟化物再矿化方法不能使矿物晶体在牙本质龋中的有机基质（主要指I型胶原）表面自发的成核和生长，只能凭借残余晶体的取向外延生长，所以氟化物对于脱矿程度比较大、缺少残余晶体的牙本质龋，再矿化效果不够理想。本研究利用基于非经典结晶理论的胶原仿生矿化策略，使用仿生类似物磷酸化壳寡糖和葡萄糖醛酸来分别模拟牙本质基质蛋1稳定无定形磷酸钙和与胶原特异性结合的双重功能；通过研究无定形磷酸钙/磷酸化壳寡聚糖/葡萄糖醛酸纳米复合物及其对I型胶原的矿化作用，实现I型胶原纤维内分级矿化，并揭示胶原仿生矿化和非胶原蛋白仿生物的设计规律。同时利用此胶原仿生矿化方法通过再矿化牙本质龋中的脱矿胶原实现牙本质龋再矿化，从而突破传统氟化物再矿化方法依赖残余晶体的局限性，并使再矿化的牙本质在机械力学性能和矿化结构上都接近或达到自然健康牙本质水平。

牙本质再矿化对预防和治疗牙本质龋、牙根面龋和牙本质过敏有着重要临床价值。但是，传统的氟化物再矿化方法不能使矿物晶体在牙本质龋中的有机基质（主要指I 型胶原）表面自发的成核和生长，只能凭借残余晶体的取向外延生长，所以氟化物对于脱矿程度比较大、缺少残余晶体的牙本质龋，再矿化效果不够理想。.本项目研究利用基于非经典结晶理论的胶原仿生矿化策略，使用仿生类似物磷酸化壳聚糖（P-chi）和羧甲基壳聚糖（CMC）模拟牙本质基质蛋1 稳定无定形磷酸钙和与胶原结合的双重功能；通过研究无定形磷酸钙/磷酸化壳寡聚糖/以及无定形磷酸钙/羧甲基壳聚糖纳米复合物及其对I 型胶原的矿化作用，实现I 型胶原纤维内分级矿化，并揭示胶原仿生矿化和非胶原蛋白仿生物的设计规律。同时利用此胶原仿生矿化方法通过再矿化牙本质龋中的脱矿胶原实现牙本质龋再矿化，从而突破传统氟化物再矿化方法依赖残余晶体的局限性，并使再矿化的牙本质在机械力学性能和矿化结构上都接近或达到自然健康牙本质水平。.实验通过长时间探索发现磷酸化壳聚糖和羧甲基壳聚糖对于无定形磷酸钙均具备一定的稳定能力，建立适当牙本质龋损模型用于探究材料的再矿化能力。并通过一系列表征验证P-Chi和CMC与无定形磷酸钙结合后具有再矿化胶原组织的功能，从而能够完成对牙本质的再矿化作用。其中：扫描电镜、透射电镜、Micro-CT、红外光谱衍射等实验结果综合分析后对于合成材料的再矿化能力给予验证，使其矿化牙本质的能力得到客观证明。.通过材料本身的模仿DMP-1再矿化能力，可以作为龋坏组织的再矿化或深龋治疗中的垫底充填材料，从而仿生再矿化形成牙本质类似物，提高脱矿牙本质的密度，有利于保护牙体胶原组织并提高牙体组织的机械强度，作为微创牙科（minimally invasive dentistry，MID）在治疗深龋时的再矿化，进行间接盖髓以促进软化牙本质的，应用于临床前景广泛。