牙本质的仿生再矿化
利用无定型磷酸钙纳米颗粒定向有序排列策略仿生再矿化牙体硬组织的研究进展
在机体硬组织发育过程中，釉质、牙本质以及 骨组织均呈现ｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ＡＣＰ）的定向有序 排列则是实现这些组织高度有序结构的物质基础。 因此，在仿生矿化研究领域，通过体外调控这 ３种
ＳＨＥＮＭｉｎ－ｊｕａｎ，ＺＨＡＮＧＸｕ （ＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＳｔｏｍａｔｏｌｏｇｙ，ＴｉａｎｊｉｎＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７０，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅｐｌａｙｓａｂａｓｉｃｒｏｌｅｉｎｔｈｅｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｅｎｔａｌｈａｒｄｔｉｓｓｕｅｓａｎｄ ｂｏｎｅｓ．Ａｓｗｅａｌｌｋｎｏｗ，ｔｈｅｌｉｖｉｎｇｂｏｄｉｅｓａｒｅａｂｌｅｔｏｒｅｇｕｌａｔｅａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅｂｙｓｅｃｒｅｔｉｎｇｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｐｒｏｔｅｉｎｓ．Ａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙ，ｃａｎｂｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｉｎｔｏｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅ ｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｕｓｉｎｇｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃａｎａｌｏｇｕｅｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｉｅｎｔｅｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｃａｎａｃｈｉｅｖｅｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｍｉｍｉｃｋｉｎｇｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｅｎｔａｌｈａｒｄｔｉｓｓｕｅｓｉｎｖｉｖｏ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｂｉｏｍｉ ｍｅｔｉｃｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｍａｙｖｅｒｉｆｙｔｈｅｒｅａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｉｎｔｈｅｉｎｖｉｖｏｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｏｒｉｅｎｔｅｄａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔａｂｏｕｔａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅｂｏｔｈｉｎｖｉｖｏａｎｄｉｎｖｉｔｒｏ，ｐｒｏｖｉｄｅｓｓｉｇｎｉｆｉ ｃａｎｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃｒｅｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｅｎｔａｌｈａｒｄｔｉｓｓｕｅｓａｎｄｂｏｎｅｓｗｉｔｈａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓ ｐｈａｔｅａｓａｎｉｎｉｔｉａｌｍａｔｅｒｉａｌ．
基于非经典矿化结晶理论的牙本质仿生再矿化机制及仿生分子的研究进展
基于非经典矿化结晶理论的牙本质仿生再矿化机制及仿生分子的研究进展林轩东【摘要】牙本质再矿化对于预防和治疗牙本质龋、牙本质过敏症都具有重要的临床意义,因此利用生物材料实现牙本质再矿化并形成有序的自然矿化结构一直都是口腔医学界的研究热点.随着对自然矿化机制研究的不断深入,以主张胶原纤维内部矿化作为主要矿化方式的非经典矿化理论逐步取代了经典矿化结晶学说,并已成为当代仿生再矿化新的理论指导.本文就再矿化理念的发展、矿化机制和仿生分子的研究进展作一综述.【期刊名称】《牙体牙髓牙周病学杂志》【年(卷),期】2016(026)008【总页数】6页(P507-512)【关键词】非胶原蛋白;仿生再矿化;微创治疗【作者】林轩东【作者单位】广西医科大学附属口腔医院,广西南宁530021【正文语种】中文【中图分类】R781.2[Key words] non-collagenous protein; biomimetic remineralization; minimally invasive treatment[Chinese Journal of Conservative Dentistry,2016,26(8): 507]目前，龋病仍是最常见口腔健康问题，因此寻求新的治疗方式来阻止龋病的发展日益成为口腔医学界的研究热点。
牙体硬组织脱矿和再矿化之间不平衡的动态过程造成了龋病的不断发展[1]。
随着新的仿生材料不断兴起，微创牙科的治疗理念逐步代替了预防性扩展这一传统的龋病治疗观点; 微创牙科主张最大程度的保留自然牙体组织并恢复其外形、功能和美感[2]。
再矿化是一种通过在脱矿的牙本质基质或晶体表面形成新的矿化物，以达到修复脱矿区目的的微创治疗手段，其不仅能阻止早期龋的发展，还能治疗牙本质过敏症。
牙本质是同时含有无机矿物晶体和有机基质的复合生物材料。
与釉质相比，牙本质含有更多的有机成分(约21% wt)，这些有机成分主要是I型胶原纤维(约92% wt)和少量的非胶原蛋白(NCPs)。
牙本质仿生再矿化的研究进展
牙本质仿生再矿化的研究进展摘要：保护牙本质界面不受水解和酶降解的影响，对粘接修复体的寿命至关重要。
近年来，以诱导磷灰石在胶原纤维间和纤维内沉淀，仿生类似物相关研究用于混合层再矿化。
再矿化策略取决于剩余的矿物质含量。
在部分脱矿的牙本质中，残留的磷灰石微晶充当钙和磷离子沉淀和晶体生长的成核位点（“自上而下”再矿化）。
在没有微晶的完全脱矿牙本质（如酸蚀牙本质）中，有必要使用非胶原蛋白类似物辅助的矿物纳米前体（“自下而上”再矿化）。
龋病是人类的常见病、多发病之一，在各种疾病的发病率中，龋病位居前列。
其病理机制为无机成分脱矿、有机成分破坏分解的不断进行，釉质和牙本质崩解，最终发生牙体缺损，形成龋洞。
龋洞一旦形成，则缺乏自身修复能力。
目前修复龋齿主要是采用树脂类材料修补缺损，临床上多通过以树脂牙本质粘接为基础的牙色复合树脂材料对龋坏所形成的龋洞进行充填。
其粘接机制是首先用酸蚀剂或酸性树脂单体酸蚀粘接面，使胶原纤维脱矿，进而粘接剂进入裸露的胶原纤维内并与之交联形成混合层。
然而，牙本质一旦酸蚀脱矿后，胶原纤维将因失去矿物质的支持而塌陷。
树脂粘接剂难以完全渗透、包裹脱矿的胶原纤维，使得未被包裹的胶原纤维裸露在粘接界面，形成与龋坏牙本质类似的脱矿结构。
因此，我们急需解决的问题就是如何使脱矿的牙本质再次矿化，恢复混合层中裸露胶原纤维的硬度，使其接近于天然矿化的牙本质，这对龋病预防，和提高粘接界面的稳定性具有重要意义。
1龋病牙本质的再矿化龋病是由脱矿和再矿化之间的不平衡引起的一个动态过程。
龋齿牙本质可分为外龋感染牙本质和内龋影响牙本质。
受龋齿影响的牙本质的矿物分布差异很大，病变深度可延伸至表面以下数百微米[1]。
现代龋齿管理基于保守和预防方法[2]。
这种微创理念避免了不必要的牙齿牺牲，并将龋齿影响的牙本质作为临床粘结基质。
据报道，牙本质粘接剂与受龋齿影响的牙本质基质之间的粘结强度显著低于与非龋齿牙本质之间的粘结强度[3]。
脱矿和再矿化名词解释
脱矿和再矿化名词解释
脱矿和再矿化是牙齿表面矿物质的两种相反过程。
脱矿是指牙齿表面的矿物质溶解和丢失，导致牙齿表面变软、粗糙和失去光泽。
脱矿主要是由于口腔内酸性物质的作用，如食物残渣和细菌产生的酸性代谢产物。
当牙齿表面长期处于酸性环境中时，矿物质会逐渐溶解，形成龋齿或牙齿敏感等问题。
再矿化则是指牙齿表面的矿物质重新沉积和修复，恢复牙齿的硬度和光泽。
再矿化可以通过口腔内的唾液、氟化物等物质来实现。
唾液中的钙、磷等矿物质可以在牙齿表面形成一层保护膜，防止酸性物质的侵蚀，并促进矿物质的再沉积。
氟化物也可以增强牙齿的抗酸性，促进再矿化过程。
维持牙齿的健康需要保持口腔清洁，减少酸性物质的积累，同时适当摄入富含钙、磷和氟化物的食物，以促进牙齿的再矿化和防止脱矿。
定期刷牙、使用含氟牙膏、定期看牙医等都是维护牙齿健康的重要措施。
牙本质仿生再矿化
牙本质仿生再矿化摘要：脱矿牙本质的再矿化对于提高牙本质粘结稳定性和控制原发性或继发性龋病具有重要意义。
然而，传统的牙本质再矿化策略不适用于通过酸蚀和冲洗以及自酸蚀粘接剂系统形成的混合层内的完全脱矿牙本质再矿化。
仿生再矿化是解决这个问题的一种不同方法，它试图用液体状无定形磷酸钙纳米前体颗粒回填脱矿牙本质胶原，这些颗粒由非胶原蛋白的仿生类似物稳定。
牙齿是人体中矿化程度最高的组织。
在个体的整个生命过程中，牙齿中的脱矿和再矿化过程共存。
在病理条件下，脱矿超过再矿化[1]。
产酸细菌发酵膳食碳水化合物会产酸，使牙釉质和牙本质脱矿。
随着龋病进展到牙本质，内源性结合的基质金属蛋白酶和半胱氨酸组织蛋白酶的激活将导致胶原纤维的降解和牙本质力学性能的降低[2]。
龋齿的预防和治疗是一项重大挑战。
树脂-牙本质粘结是牙本质脱矿的另一个主要原因。
树脂-牙本质键的形成主要是通过树脂渗透和暴露的胶原纤维缠绕在部分或完全脱矿的牙本质中的微机械保持来完成的。
这是通过使用自酸蚀底漆/粘接剂衍生的酸或酸性树脂单体蚀刻牙本质来实现的，以暴露胶原纤维。
迄今为止，树脂单体不可能完全置换脱矿胶原基质的纤维，尤其是纤维内隔室中的水，并完全渗透胶原网络。
这必然导致粘结界面上出现矿物贫乏、树脂稀疏、富水的胶原纤维[3]。
在酶、温度和功能应力的共同作用下，牙本质混合层内树脂不完全渗透的区域容易降解，导致界面完整性受损、粘结强度降低，最终导致树脂-牙本质粘结失效。
因此，脱矿牙本质的再矿化对于控制牙本质龋齿以及改善牙本质粘结稳定性具有重要意义。
不同的策略用于脱矿牙本质的再矿化。
例如，氟化物、无定形磷酸钙（ACP）释放树脂或含有生物活性玻璃的树脂基粘合剂已被用于提高粘结修复体对继发性龋齿的抵抗力[4]，然而，这些研究大多集中在部分脱矿龋齿牙本质的再矿化，这是基于钙和磷离子在现有磷灰石晶种晶体上的外延沉积。
使用这些传统的基于离子的策略，在没有籽晶的地方不会发生再矿化[5]。
仿生矿化纳米磷酸钙对牙本质小管封闭性能的评价
仿生矿化纳米磷酸钙对牙本质小管封闭性能的评价管贇;颜燕宏;沈东鹤;蒋备战【期刊名称】《口腔医学》【年(卷),期】2022(42)5【摘要】目的制备仿生矿化的纳米磷酸钙,并探讨其对牙本质小管的封闭性能。
方法采用DMEM仿生矿化策略制备无定形磷酸钙材料(DMEM based amorphous calcium phosphate, DACP),运用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱扫描(FTIR)等检测观察其理化表征。
选择口腔上皮角质形成细胞(HOK)和牙髓细胞(DPC)分别与材料共培养24 h后,CCK-8法评估材料的生物相容性。
收集完整无龋的牙齿制备牙本质片,用DACP材料悬液均匀涂抹牙本质片,设置阳性对照NovaMin组和空白对照组,分别处理1、7 d后扫描电子显微镜(SEM)评估牙本质片的表面和截面封闭效果。
结果 TEM显示DACP为均匀球形无定形纳米颗粒,随矿化时间的延长粒径有所增加。
CCK-8结果显示HOK和DPC在25、50、100、200μg/mL DACP下细胞活力均较好,提示材料有较好的生物相容性。
牙本质片被处理1 d后DACP组牙本质小管大部分封闭;被处理7 d后DACP组牙本质小管表面呈现完全封闭的状态,且牙本质片截面可见DACP可渗入小管内。
结论运用DMEM仿生矿化策略制备的纳米磷酸钙具有较好的生物相容性和牙本质小管封闭作用,有望成为一种新的脱敏材料。
【总页数】5页(P411-415)【作者】管贇;颜燕宏;沈东鹤;蒋备战【作者单位】同济大学口腔医学院·附属口腔医院儿童口腔科【正文语种】中文【中图分类】R781.05【相关文献】1.利用无定型磷酸钙纳米颗粒定向有序排列策略仿生再矿化牙体硬组织的研究进展2.骨与牙釉质组织的生物矿化及磷酸钙材料仿生合成研究进展3.磷酸化壳聚糖/无定形磷酸钙复合物与多聚磷酸钠对脱矿牙本质仿生再矿化的影响4.改性4.0代聚酰胺-胺对敏感牙本质小管矿化的封闭作用5.奥敏清对部分脱矿牙本质小管封闭和再矿化的体外研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
仿生生物分子材料在牙本质再矿化中的应用
仿生生物分子材料在牙本质再矿化中的应
用
随着科技的不断发展，仿生学作为一门新兴的学科，已经在许多领域得到了广泛的应用。
其中，仿生生物分子材料在牙本质再矿化中的应用，是一项备受关注的研究领域。
牙本质是牙齿的主要组成部分，它具有很强的硬度和耐磨性，但一旦受到损伤，就很难再生。
因此，如何实现牙本质的再生，一直是牙科领域的研究热点。
近年来，仿生生物分子材料的出现，为牙本质再矿化提供了新的思路和方法。
仿生生物分子材料是一种新型的材料，它是通过模仿生物体内的分子结构和功能，设计和制造出来的。
这种材料具有很强的生物相容性和生物活性，可以与生物体内的组织和细胞进行良好的相互作用。
在牙本质再矿化中，仿生生物分子材料可以模拟天然牙本质中的有机基质，与钙离子结合形成新的矿物质，从而实现牙本质的再生。
已经有许多研究表明，仿生生物分子材料在牙本质再矿化中具有很大的潜力。
例如，一些研究人员利用仿生生物分子材料制备出了一种新型的牙本质再生材料，可以在短时间内实现牙本质的再生。
另外，还有一些研究人员利用仿生生物分子材料制备出了一种新型的牙釉质再生材料，可以在牙釉质受损时进行修复。
仿生生物分子材料在牙本质再矿化中的应用，是一项非常有前途的研究领域。
随着技术的不断进步和研究的深入，相信这种材料将会在牙科领域发挥越来越重要的作用，为人类的口腔健康保驾护航。
牙釉质表面再矿化方法的研究进展
牙釉质表面再矿化方法的研究进展发表时间：2011-12-20T10:31:55.173Z 来源：《中外健康文摘》2011年第36期供稿作者：汪仁涛1 李伟2[导读] 纵观再矿化技术发展历史，每一次进步都得力于对生物矿化机制的深入理解。
汪仁涛1 李伟2（1潜江市中心医院湖北潜江 433100;2泰安市口腔医院山东泰安 271000）【中图分类号】R781.05【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2011）36-0014-02【摘要】牙釉质表面脱矿是龋病及其他非龋性牙体病变（酸蚀症等）的主要病理改变之一，对脱矿牙釉质进行再矿化以恢复其应有理化特性的研究逐渐成为研究热点，本文对近年牙釉质表面再矿化方法的发展作一综述。
【关键词】牙釉质氟羟基磷灰石再矿化涂层龋病是人类的常见病、多发病之一，在各种疾病的发病率中，龋病位居前列。
龋病的发展虽然很少会危及患者生命，但是给人类造成的危害甚大，特别是病变向牙体深部发展后，可引起牙髓病、根尖周病、颌骨炎症等一系列并发症，以致严重影响全身健康。
此外，龋病及其继发病作为一个病灶，引起远隔脏器疾病的案例也时有报告[1]。
龋病作为一种发生在牙体硬组织中的慢性疾病，开始时表现为表层釉质脱矿，随着龋病继续发展，最后表现为牙齿形态的破坏，龋洞形成。
针对龋病发展阶段的不同特点，龋病治疗大致分为两大类：非手术治疗和手术治疗。
前者是指采用药物或再矿化等保守方法使龋病病变终止或消除的治疗方法，主要应用于早期牙釉质龋未形成龋洞者。
因为该法可以取得更佳的临床疗效，最少程度降低龋病治疗给社会各患者带来的经济、心理负担，一直以来都是人们研究的热点。
目前国内外使牙釉质表面硬化和再矿化的主要方法有：早期的氟处理技术，亚稳态的含钙磷的矿化液，及近期的纳米磷灰石晶体或含蛋白的纳米磷灰石晶体在牙釉质表面沉积技术等。
1 氟处理技术氟化物作为有效的防龋药物已经被众多学者研究证实，并在全世界得到广泛应用。
口腔生物学：牙齿硬组织矿化
0ppm 1ppm
3ppm 5ppm
机理：
脱矿溶液中加入氟离子后,增加了对含 氟磷灰石的饱和度
含氟羟基磷灰石不易发生溶解易于新形成
氟离子还可增加羟基磷灰石的形成速率
利于羟基磷灰石的重新沉积
F抗釉质晶体溶解示意图
H+ HAP晶体
含氟矿物不易溶解 阻碍了H+向晶体内部的扩散
溶解
F-
Ca2+ PO4 3-
离子在生物调控下通过化学反应形成难溶性 盐类，并与有机基质结合，形成机体矿化组 织的过程。
生物调控:矿化受基因、蛋白、细胞的调控。 有机基质：决定矿化组织的高度有序性。
生物矿化的类型：
生理性矿化 病理性矿化 再矿化
机体无机离子+有机基质 异位矿化、矿化过度或不足 矿物离子在正常组织或脱矿 组织的再沉积
牙齿矿物
周围溶液
羟基磷灰石
唾液、菌斑液、晶体周溶液
溶解
Ca10(PO4)6(OH)2
10Ca2+ +6PO43- +2OH-
结晶
Ca10(PO4)6(OH)2
10Ca2+ +6PO43- +2OH-
饱和度：
DS= (﹝Ca2+﹞5﹝PO43-﹞3﹝OH-﹞ /溶度积 ) 1/9
活度积:在一个尚未处于平衡的任意溶液中，有效离 子浓度（活度）幂的乘积,不是一个常数 ﹝Ca2+﹞5﹝PO43-﹞3﹝OH-﹞
非胶原蛋白
细胞浓缩和转运矿物离子 ：
线粒体浓集，钙泵、离子通道转运：
Ca2+-磷脂-PO43钙结合蛋白-Ca2+-PO43-
形成基质小泡：
Ca2+-磷脂-PO43浓集钙磷形成ACP,转移至细胞外 以后固相转化为HAP
仿生再矿化
牙齿仿生再矿化的研究及进展
方法 结论 展望 THE END 概念
6. 功能化表面促形核诱导沉积法: 能化表面促形核诱导沉积法就是通过一些辅助工 艺处理使基体材料表面形成一层功能化薄膜或者 生成某些特殊的活性基团，它们在模拟体液中易 于与钙、磷离子结合而诱导形核进而生长形成涂 层。HA 一旦形核，很容易从周围环境中吸引钙、 磷离子而生长形成涂层。促形核剂法正是基于这 种机理发展起来的。Rhee［9］用胶原膜作为基 体，研究了柠檬酸对HA 晶体形核的影响。在1. 5 SBF 中，当柠檬酸浓度在0. 3 × 10-3 ～ 2 × 10-3mol /L 时，胶原膜上会沉积HA 晶体，因为 柠檬酸和Ca2 + 之间具有强螯和作用，促进HA 的形核。
牙齿仿生再矿化的研究及进展
方法
7.自组装单分子层法: 以有机物的组装体为模板，控制无机物的形状、尺寸、取向 和结构。利用引入的官能团从溶液中吸收阳离子，诱导异相 成核［10］。唐娟等［11］将用H2 SO4 /H2O2预处理过的钛 片进行有机官能化，在基体表面形成了带-OH、-PO4H2、COOH 的SAM，发现表面为PO4H2和-COOH 的SAM 能较好 地沉积HA，且-PO4H2表现出更强的诱导HA 形核能力。 Murphy WL 等［12］利用磷脂小泡( 基质小泡) 作为矿化离子 的隔室、运输、控制晶体的形态和大小，分别合成了温度敏 感性脂质体分别载荷钙、磷。在生理温度下( 37℃) 钙、磷从 脂质体中释放加速，钙磷过饱和，从而在釉质表面沉积HA 晶 体。Bush S 等［13］首次利用分子仿生合成技术，在牙釉质 表面形成了具有釉质结构的氟磷灰石。其在牙釉质表面涂布 含磷酸根离子的明胶凝胶层作为矿化模板，再在此层表面涂 布一层不含磷酸根的明胶凝胶作为屏蔽层，然后浸入中性 CaCl2溶液中矿化，形成的氟磷灰石致密平行排列，垂直于釉 质表面，并与釉质紧密结合，具有釉质的硬度，晶体结构与 牙釉质相似。
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牙本质的仿生再矿化
关键词：液态胶原纤维
Fig1：一个二维空间的模型（检验重组胶原纤维的再矿化）使用了一个双重仿生再矿化的机制用流体性的聚丙烯酸固定的无定形钙磷酸盐来替代纤维内水实验结果：胶原纤维出现了明显的纤维内再矿化。
材料：牛骨
缺陷：有多孔的特点没有天然矿化的材料好
故3D时采用生物仿生材料来模仿牙本质的骨头approach1：利用天然的离体生物材料作为模板包括老鼠的尾腱（一种很软的组织可供3D模型）、脱矿化的海牛骨、脱矿化的牙本质胶原蛋白。