CN108324578A - 一种液相矿化前驱体及修复脱矿牙本质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液相矿化前驱体及修复脱矿牙本质的方法，属于属于生物材料技术领域。本发明的液相矿化前驱体可修复脱矿牙本质，其为含聚合物和镁离子的碳酸钙矿化前体溶液。其中，聚合物浓度为5‑100μg/mL，Ca2+浓度为1‑15mM，Mg2+与Ca2+的摩尔比为1‑6:1。液相矿化前驱体的制备包括如下步骤：将CaCO3粉末悬浮于蒸馏水中，于室温下通CO2气体1‑4h；过滤多余的CaCO3，于室温下再通入CO2气体15‑60min；测量并加入蒸馏水以调整Ca2+浓度；加入聚合物和MgCl2粉末，混合均匀。本发明原料易得，体系简单，对于治疗牙本质敏感技术是一个创新性的突破。
Description
技术领域
本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种液相矿化前驱体及修复脱矿牙本质的方法。
背景技术
牙本质暴露常见于牙齿磨损、磨耗、外伤、龋病或牙体预备后，暴露的牙本质接触到外界刺激会产生间歇性的刺激痛，这种症状即为牙本质敏感，是成年人的多发疾病。根据流体动力学说，减小牙本质小管的直径，封闭牙本质小管的开口，可有效降低牙本质的渗透性，从而达到治疗牙本质敏感的作用。因此封闭牙本质小管是一种有效的治疗方法，也是目前研究的主流方向之一。
目前的封闭方法按照机制可分为原位沉积法、氟诱导矿化法、纳米粒子填塞法、粘接覆盖法和激光熔融法等，目前各类方法在临床或实验研究阶段获得了良好的疗效，但是由于抗酸性不足，材料进入牙本质小管的深度不够或复发率高等问题，导致其长期稳定性不理想。如Imai等利用钙离子和磷酸根在碱性环境下原位沉积可形成难溶的磷酸钙盐，但磷酸钙晶体并没有深入到牙本质小管；用质量分数为38%的氟化铵银处理牙本质后，可促进蛋白银和氯化钙的形成并产生再矿化作用，但是颜面颜色变黑、产生氨气味及对牙龈的腐蚀性等副作用很明显；纳米金粒子填塞法具有良好临床应用前景但是费用昂贵。因此基于此现状，需要研究出更加优良的仿生堵孔途径来克服现有的困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷与不足，提供一种液相矿化前驱体及修复脱矿牙本质的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种液相矿化前驱体为含聚合物和镁离子（Mg2+）的碳酸钙矿化前体溶液。所述的聚合物包括聚电解质、聚酸类分子，如聚丙烯酸（PAA）、聚天冬氨酸（pAsp）、聚烯丙胺（PASP）、酪蛋白磷酸肽（CPP）等中的一种。
所述的碳酸钙矿化前体溶液中Ca2+的浓度优选为1-15mM。
所述的聚合物的浓度优选为5-100μg/mL。
所述的镁离子（Mg2+）优选由氯化镁（MgCl2）分解所得，Mg2+与Ca2+的摩尔比优选为1-6:1。
所述的液相矿化前驱体的制备方法，包括如下步骤：
（1）将CaCO3粉末悬浮于蒸馏水中，于室温（15-35℃）通CO2气体1-4h，以使CaCO3/Ca(HCO3)2平衡反应向可溶性的Ca(HCO3)2侧推进。
（2）过滤多余的CaCO3，于室温（15-35℃）下再通入CO2气体15-60min来液化残存的CaCO3。
（3）测量并加入蒸馏水以调整Ca2+浓度。
（4）加入聚合物和MgCl2粉末，并混合均匀，得到液相矿化前驱体。
本发明碳酸钙矿化前体溶液的制备依据为可逆反应CaCO3+CO2+H2O⇌Ca(HCO3)2，即CaCO3悬浊液内通入CO2气体后生成饱和Ca(HCO3)2，随着通入CO2，反应逆向推进，生成液相无定形碳酸钙颗粒。
一种修复脱矿牙本质的方法，包括如下步骤：将用无龋坏离体牙制备的牙本质脱矿模型悬吊于上述液相矿化前驱体中，35-40℃培养，优选培养1-7天。
所述的牙本质脱矿模型优选通过包括如下步骤的方法制备得到：
（1）收集无龋坏离体牙，用Isomet慢速切片机垂直于牙齿长轴，切取厚度为0.8-1.5mm的牙本质片。
（2）暴露的牙本质片用600目的SiC砂纸打磨45-75s产生标准的玷污层。
（3）将步骤（2）得到的牙本质片浸泡在0.5M的EDTA溶液（pH7.4）中5min，然后用大量蒸馏水冲洗，并超声处理0.5-2min，获得牙本质脱矿模型。
本发明中碳酸氢钙饱和溶液凭借其液体的流动性，可深入脱矿的牙本质小管内，随着二氧化碳气体的溢出，产生的无定形CaCO3颗粒在聚合物和Mg2+的协助下，以小管内和脱矿牙本质表面的I型胶原为支架和模板，逐渐失水、结晶、固化生成热力学更稳定的结晶态矿物，实现深度仿生矿化，达到了长期治疗牙本质敏感的作用。
本发明相对于现有技术具有以下优点和有益效果：
（1）将贝壳珍珠层卓越的机械特性和多级结构拷贝至牙齿结构的仿生中，对于治疗牙本质敏感技术是一个创新性的突破。
（2）符合脱矿牙本质修复中提出的“最大限度保存牙体组织”原则，能以已有的脱矿纤维为模板进行再矿化。
（3）与传统的擦涂粉状或膏状材料来治疗牙本质敏感的方式相比，此液体样矿化前体可最大限度的深入牙本质小管内，实现治疗的长期稳定性。
（4）不仅达到了治疗敏感的作用，牙本质表面的碳酸钙涂层也恢复了牙齿表面的力学性能。
（5）PAA是玻璃离子水门汀的有效成分，因此形成的含PAA的碳酸钙涂层对于牙本质表面的粘接作用有正面影响。
（6）原料易得，体系简单。
附图说明
图1是实施例1得到的牙本质脱矿模型浸泡于碳酸钙矿化前体溶液内0、7d的SEM（×20000）图，SEM图由德国卡尔蔡司公司的sigma场发射透射电镜拍摄得到。
图2是实施例1得到的牙本质脱矿模型浸泡于碳酸钙矿化前体溶液内0、1、3、7d的X线衍射图（XRD），数据由荷兰帕纳科公司的X' Pert Pro X射线衍射仪采集。
图3是实施例2得到的牙本质脱矿模型浸泡于碳酸钙矿化前体溶液内0、7d的SEM（×20000）图，SEM图由德国卡尔蔡司公司的sigma场发射透射电镜拍摄得到。
图4是实施例2得到的牙本质脱矿模型浸泡于碳酸钙矿化前体溶液内0、1、3、7d的红外光谱图（ATR），数据由美国公司的NICOLET傅里叶红外光谱分析仪采集。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
（1）将5g CaCO3粉末悬浮于1L蒸馏水中，于室温通CO2气体2h。过滤多余的CaCO3，再室温通入CO2气体30min。
（2）测量并调整Ca2+浓度为4mM，加入PAA和MgCl2粉末，浓度分别为20μg/mL和12mM，并混合均匀得到碳酸钙矿化前体溶液。
（3）收集无龋坏离体牙，用Isomet慢速切片机垂直于牙齿长轴，切取厚度为1mm的牙本质片。暴露的牙本质片用600目的SiC砂纸打磨60s产生标准的玷污层。得到的牙本质片浸泡在0.5M的EDTA溶液（pH7.4）中5min，然后用大量蒸馏水冲洗，并超声处理1min，获得牙本质脱矿模型。
（4）取250mL上述步骤（2）中合成的碳酸钙矿化前体溶液于培养瓶中，将步骤（3）中制备的脱矿牙本质悬吊于溶液中。
（5）将培养瓶敞口置于37℃的恒温培养箱中，分别于1、3、7天时取出，进行观察、数据采集，结果见图1、2。
图1是牙本质脱矿模型浸泡于矿化前体溶液内0、7d的SEM（×20000）图，可以看出牙本质脱矿模型表面形成了一层矿物层，并且所有牙本质小管均堵塞良好。
图2是牙本质脱矿模型浸泡于矿化前体溶液内0、1、3、7d的X线衍射图（XRD），可以看出在29.5°处代表CO3 2-的特征峰值随着沉积时间的增加，衍射峰越来越强，并且在7d时非常强烈，表明形成的矿物层为碳酸钙。
实施例2
（1）将5g CaCO3粉末悬浮于1L蒸馏水中，于室温通CO2气体2h。过滤多余的CaCO3，再通入CO2气体30min。
（2）测量并调整Ca2+浓度为3mM，加入pAsp和MgCl2粉末，浓度分别为30μg/mL和10mM，并混合均匀得到碳酸钙矿化前体溶液。
（3）收集无龋坏离体牙，用ISOMET慢速切片机垂直于牙齿长轴，切取厚度为1mm的牙本质片。暴露的牙本质片用600目的SiC砂纸打磨60s产生标准的玷污层。得到的牙本质片浸泡在0.5M的EDTA溶液（pH7.4）中5min，然后用大量蒸馏水冲洗，并超声处理1min，获得牙本质脱矿模型。
（4）取250mL上述步骤（2）中合成的碳酸钙矿化前体溶液于培养瓶中，将步骤（3）中制备的脱矿牙本质悬吊于溶液中。
（5）将培养瓶敞口置于37℃的恒温培养箱中，分别于1、3、7天时取出，进行观察、数据采集，结果见图3、4。
图3是牙本质脱矿模型浸泡于矿化前体溶液内0、7d的SEM（×20000）图，可以看出牙本质脱矿模型表面形成了一层矿物层，并且所有牙本质小管均堵塞良好。
图4是牙本质脱矿模型浸泡于矿化前体溶液内0、1、3、7d的红外光谱图（ATR），可以看出，位于712cm-1、872cm-1及1386cm-1处的CO3 2-的特征峰随着在前1d内变化不明显，随着沉积时间的增加，在3d、7d处显著增强，表明生成的矿物层为碳酸钙。另外，位于887-1200cm-1处代表PO4 3-V1、V3的衍射峰强度也存在和沉积时间之间的正相关性，表明矿化过程中存在脱矿牙本质内残存的磷酸钙籽晶的再矿化现象。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种液相矿化前驱体，其特征在于：为含聚合物和镁离子的碳酸钙矿化前体溶液；所述的聚合物包括聚电解质、聚酸类分子。
2.根据权利要求1所述的液相矿化前驱体，其特征在于：所述的聚合物选自聚丙烯酸、聚天冬氨酸、聚烯丙胺、酪蛋白磷酸肽中的一种。
3.根据权利要求1所述的液相矿化前驱体，其特征在于：所述的碳酸钙矿化前体溶液中Ca2+的浓度为1-15mM。
4.根据权利要求1所述的液相矿化前驱体，其特征在于：所述的聚合物的浓度为5-100μg/mL。
5.根据权利要求1所述的液相矿化前驱体，其特征在于：所述的镁离子由氯化镁分解所得。
6.根据权利要求1所述的液相矿化前驱体，其特征在于：Mg2+与Ca2+的摩尔比为1-6:1。
7.权利要求1-6任一项所述的液相矿化前驱体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将CaCO3粉末悬浮于蒸馏水中，于15-35℃通CO2气体1-4h；
（2）过滤多余的CaCO3，于15-35℃再通入CO2气体15-60min；
（3）测量并加入蒸馏水以调整Ca2+浓度；
（4）加入聚合物和MgCl2粉末，混合均匀，得到液相矿化前驱体。
8.一种修复脱矿牙本质的方法，其特征在于：包括如下步骤：将用无龋坏离体牙制备的牙本质脱矿模型悬吊于权利要求1-6任一项所述的液相矿化前驱体中，35-40℃培养。
9.根据权利要求8所述的修复脱矿牙本质的方法，其特征在于：所述的牙本质脱矿模型通过包括如下步骤的方法制备得到：
（1）收集无龋坏离体牙，用Isomet慢速切片机垂直于牙齿长轴，切取厚度为0.8-1.5mm的牙本质片；
（2）暴露的牙本质片用600目的SiC砂纸打磨45-75s产生玷污层；
（3）将步骤（2）得到的牙本质片浸泡在0.5M的EDTA溶液中5min，然后用蒸馏水冲洗，并超声处理0.5-2min，获得牙本质脱矿模型。
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