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口腔环境因素对唾液蛋白在人牙釉质表面吸附与润滑行为的影响研究

曾启航  
【摘要】:作为口腔化学环境中最重要的成分,唾液是一种复合的外分泌液,由口腔内三大唾液腺(腮腺、下颌下腺、舌下腺)和小涎腺的分泌物所组成。唾液中的唾液蛋白可以选择性的吸附于牙齿表面,形成一层纳米尺度的、具有多层膜结构的唾液吸附膜,为口腔提供有效的边界润滑,这对于我们日常生活中的咀嚼、发音和吞咽十分关键。全面了解唾液蛋白的吸附与润滑行为不仅对探索自然界的奥秘、丰富发展生物摩擦学学科理论体系具有重要的理论价值,还可以为新型高性能人工唾液和牙科材料的研发提供理论指导,有助于改善人民生命质量,具有重大的社会效益和应用价值。本论文主要研究口腔环境因素对唾液蛋白在牙釉质表面吸附和润滑行为的影响。采用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)、电泳仪、激光粒度仪、扫描探针显微镜(SPM)等仪器表征了唾液蛋白的吸附成膜性能,借助纳米压/划痕仪、原子力显微镜(AFM)等仪器表征了唾液蛋白的力学性能与润滑性能,取得的主要结果和结论如下:(1)乙醇刺激对唾液蛋白在牙齿表面的吸附与润滑行为存在显著影响。乙醇刺激会加速唾液的分泌,分泌唾液蛋白的种类不变,浓度轻微增加,且发生变性团聚,与牙釉质表面的静电结合增大,但却无法形成有序的多层膜结构,膜润滑能力下降。刺激溶液中乙醇浓度越大,以上现象越显著。唾液膜的润滑强烈依赖其有序的多层膜结构。(2)唾液蛋白在牙齿表面的吸附包含饱和吸附与和过饱和吸附两个阶段,饱和吸附能在牙齿表面快速形成润滑性能良好、具有稳定多层膜结构的唾液膜;而过饱和吸附的唾液蛋白结合弱,容易去除,对唾液膜润滑的贡献非常有限。增大流率可以加速饱和吸附、减缓过饱和吸附。(3)在唾液中适量添加钙离子可以提高唾液蛋白的润滑能力。钙离子会占据唾液蛋白上的螯合位点削弱唾液蛋白与牙齿之间的静电结合,但钙离子同时作为配体连接唾液蛋白、促进蛋白团聚,导致牙齿表面唾液蛋白吸附膜的厚度、粘弹性和承载能力增大,从而提高唾液膜的润滑性能。(4)唾液膜的润滑作用归因于唾液蛋白在牙齿表面的有序组装。低分子量唾液蛋白通过静电作用紧密吸附于牙齿表面,形成结合强度高、均匀致密的(类)单分子层内层膜,作为修饰层连接唾液中的高分子量蛋白,组装成外层膜。外层膜具有优异的承载能力,可以有效降低牙齿的磨损。


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