类牙釉质羟基磷灰石的仿生合成

【摘要】：人体自然牙釉质主要由羟基磷灰石(HAP)组成，但是目前人工合成的HAP在组成、结构、性能上很难与自然牙釉质相媲美。本论文通过模拟人体牙釉质的矿化过程，仿生合成组成、结构和形貌上都与自然牙釉质相似的类牙釉质的HAP，为新型口腔修复材料的研制奠定基础。 本论文在分析成人自然牙釉质的组成和微结构特点的基础上，通过自组装技术研究了蛋白质中常见的四个官能团(-SO_3H，-COOH，-OH和-NH_2)和生物大分子—Ⅰ型 牛胶原蛋白对HAP仿生合成的调控作用。由此进一步模拟牙釉质形成的生理环境，在凝胶体系中研究了pH值、Ⅰ型胶原蛋白和SD大鼠牙釉蛋白对合成HAP的组成、结构和形貌的影响，取得了以下成果： 1．对成人牙釉质的表征结果表明，成人牙釉质的无机相组成是多种离子取代的HAP，其表面可能吸附了一定量的Ca~(2+)而带正电，因此易于吸附到负电性的自组装基片(SAMs)表面。在微观结构上，成人牙釉质中的HAP晶体呈针状，沿长轴互相平行排列成束。 2．研究了SAMs在不同模拟体液(37℃条件下1.0SBF和50℃条件下1.5SBF)中对HAP晶体的沉积能力。结果表明在1.0SBF中只有-SO_3H，-COOH和-OH端基SAMs可以诱导HAP晶体沉积，而在1.5SBF中四个官能团SAMs都可诱导HAP晶体沉积。由此说明，在体液环境中-SO_3H，-COOH和-OH官能团可吸附Ca~(2+)导致异相成核而诱导HAP晶体形成，而在更高过饱和度的矿化液中-NH_2可吸附溶液中均相成核的晶核而诱导HAP晶体矿化形成。 3．在含5ppm F的1.5SBF中，-SO_3H端基SAM上仿生合成的HAP晶体呈针状具有较大长径比，并按一定方式排列成束状。由于受到F和-SO_3H的协同作用，在-SO_3H端基SAM上首次合成了组成、形貌以及结构上都类似于生长期牙釉质的HAP晶体。此结果表明，一些多肽片段在一定条件下可能诱导牙釉质晶体的形成。对类牙釉质口腔修复材料的仿生合成具有重要意义。 4．pH值对仿生合成晶体的组成和形貌具有很大的影响。在偏酸性的环境下，凝胶体系中仿生合成的晶体以OCP为主相；而添加胶原蛋白后，当pH为6.5、7.0、7.5时，晶相都为HAP，从而证明胶原能促进HAP的形成。 5．胶原蛋白对晶体形貌的调控作用在很大程度上受到pH值的影响。由