改性PAMAM介导仿生矿化原位多层修复牙釉质损伤的研究

目前仿生矿化研究在牙体硬组织损伤修复方面尚属起步阶段，现有的研究还不能在接近口腔环境的条件下，形成一定厚度、深度、结合强度的矿化晶体，修复不同程度的牙体硬组织缺损。本课题以仿生矿化领域中备受关注的树状高分子聚合物聚酰胺胺（PAMAM）为成核剂，针对上述问题展开研究。首先构建Ca-PAMAM复合体作为仿生矿化的成核模板，然后引入"Ca-PO43-分层沉积"方法，建立 "Ca-PAMAM复合体+ PO43-"体系，以牙釉质损伤模型为界面，研究常温常压下不同程度牙釉质损伤的矿化修复模式和修复效果，以期实现增加矿化深度和矿化程度的目的；进一步建立"Ca-PAMAM复合体+ PO43- + F-"体系，同时通过矿化晶体的界面处理，以层层有序叠加的方式形成一定厚度的晶体沉积，探索仿生矿化晶体层间结合的可行性和机制。为实现牙釉质损伤、甚至缺损的原位修复奠定实验基础。

牙体硬组织损伤（疾病）是口腔临床的常见病、多发病。再矿化是治疗牙体硬组织损伤的重要手段，但修复形成的新晶体尚不能满足临床需求。为了解决牙体硬组织损伤原位修复这一科学问题，课题组以PAMAM作为矿化模板，引入钙磷矿化体系，拟在牙体仿生修复方面取得突破。课题组主要研究了PAMAM大分子的类蛋白自组装行为，不同改性PAMAM的生物相容性，PAMAM与牙釉质和牙本质的结合力，PAMAM诱导牙釉质，胶原纤维和牙本质仿生再矿化的能力，以及PAMAM降低牙本质渗透性的能力。通过TEM，我们观察到PAMAM能在钙离子环境中完成类似于天然蛋白质大分子（釉原蛋白和牙本质非胶原蛋白）的自组装行为，自发聚集形成微米级别的螺旋状长链。自组装行为对其调控晶体生长，诱导羟基磷灰石生成有重大意义，可能与其诱导矿化的机制高度相关。通过细胞毒性试验，我们筛选出生物相容性良好的PAMAM作为仿生矿化模板，确保了本课题的研究成果的临床应用潜能。通过FTIR和CLSM，我们发现PAMAM能与牙釉质和牙本质紧密结合，确保了其能在后期矿化环境中能持续发挥功效。通过SEM，我们观察到PAMAM在牙釉质表面诱导生成了与牙釉质晶体组成、结构、形貌相仿的棒状晶体，进一步的XRD检测证实新生晶体的轴面与原位釉质晶体方向一致。此研究结果的重大意义在于:之前学者们更关注牙釉质表面仿生矿化后新生晶体的形貌和结构，却忽略了新生晶体和原位釉质晶体之间的关系，而新生釉质晶体是否能延续原有晶体走向，对牙体组织功能的重建起着至关重要的作用。通过TEM，我们观察到PAMAM能模拟牙本质非胶原蛋白的稳定剂和模板剂双重作用，诱导牙本质胶原纤维内矿化，纤维内矿物的生成对于重建牙本质微观结构，恢复牙本质机械性能至关重要。通过SEM，我们观察到PAMAM能够诱导棒状晶体沉积于牙本质表面和牙本质小管内。牙本质因其精确的纳米结构以及不易矿化的胶原纤维成分，一直以来是再矿化领域的难题，本课题在牙本质表面以及牙本质小管内成功诱导出针状矿物晶体，对于牙本质损伤的修复，具有积极的意义。通过牙本质渗透性实验，我们证明了PAMAM能有效降低牙本质小管通透性，且相较于氟化钠，PAMAM处理后的牙本质有更强的抗酸性，因此，PAMAM具有很大的潜力应用于牙本质敏感的治疗。