CN114795974A - 一种用于修复脱矿牙本质的组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于修复脱矿牙本质的组合物及其制备方法和应用，该组合物包括磷酸钙寡聚体分散液，磷酸钙寡聚体分散液由磷酸钙寡聚体、乙醇以及三乙胺组成，磷酸钙寡聚体分散液中，三乙胺与乙醇的体积比为2～10:100，磷酸钙寡聚体以Ca2+计，浓度为0.01～2mol/L。该含三乙胺的磷酸钙寡聚体分散液处理后的脱矿牙本质与修复体的即刻粘接强度与温度循环老化10000次后的粘接强度都大幅度提升，降低充填体微渗漏与脱粘接的发生率，同时将脱矿牙本质的力学性能恢复至天然牙本质的90％以上，减少应力集中，提高抗折性能延长修复体的寿命，控制继发龋。

Description

一种用于修复脱矿牙本质的组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于牙科修复材料领域，涉及一种用于修复脱矿牙本质的 组合物及其制备方法和应用。
背景技术
龋齿是由羟基磷灰石(HA)、胶原和非胶原基质蛋白组成的牙齿硬 组织的病理性脱矿和生理保护性再矿化持续变化的动态过程。由此产 生的脱矿-再矿化失衡通过溶解矿物质影响牙齿的硬组织。如果不能 阻止及逆转这一过程，脱矿就会持续增加病变深度，细菌及其产物入 侵暴露的牙本质，从而导致进一步脱矿并最终形成龋洞。对于没有牙 髓症状的深部龋损，临床治疗原则是彻底清除感染源，然后修复受损 牙体组织。然而，这种传统的侵入性治疗方法会导致意外的牙髓暴露 和术后敏感症状，近年来不再推荐。因此选择性去龋技术应运而生， 该技术认为深龋窝洞内的腐败坏死软龋组织应全部去除，为了避免牙髓暴露，可保留洞底近髓处可被再矿化的脱矿牙本质，即皮革样牙本 质。然而，保留的脱矿牙本质的羟基磷灰石(HA)含量减少，暴露 的胶原纤维形成完全脱矿的海绵状结构导致吸水性增强。此外，酸蚀 -冲洗系统和自酸蚀系统都可以激活脱矿牙本质的内源性蛋白酶。这些变化降低了牙本质的粘接性能及力学性能。在龋洞充填过程中，由 于含水量增加，脱矿的胶原纤维不能被粘合剂完全包裹，因而更容易 被牙本质中的基质金属蛋白酶(MMPs)水解，导致胶原降解及混合 层破坏。这在临床上表现为充填物粘接强度的降低，从而产生微渗漏 和继发龋。脱矿牙本质力学性能的减弱致使充填物与牙体组织界面形 成了应力集中区域，增加了咀嚼过程中发生折裂的可能性。因此，脱 矿牙本质的仿生再矿化一直是牙科粘接材料和生物活性材料领域的 研究热点，旨在提高其粘接及力学性能，延长充填体的使用寿命，提 高龋病的临床治疗成功率。
目前，使用聚合物诱导的液体磷酸钙前体(PILP)对牙本质进行 仿生再矿化的技术已被证明是一种成功的基于非经典结晶途径理论 的策略，可以显著提高龋受累牙本质的机械和粘接性能，但此过程必 须持续7天或更长时间，临床敏感性较高。且由于矿物质含量的降低 以及吸水率增加，脱矿牙本质的显微硬度、弹性模量显著下降，在充 填材料与牙体组织界面形成不良的应力集中区，造成二次折裂的发 生。临床随访中，毁灭性的牙折不可行二次修复，最终造成牙齿缺失。 CN113208931A公开了一种牙小管封堵材料，用该材料处理酸蚀后的 牙本质硬度和弹性模量虽然得到大幅提升，但是硬度最多恢复至天然 牙本质的50％，弹性模量最多恢复至天然牙本质的80％，牙本质折裂 的风险很大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何恢复脱矿牙本质的力学性能，避 免牙本质折裂的风险。
发明人发现经含三乙胺的磷酸钙寡聚体分散液处理后的脱矿牙 本质的力学性能恢复至天然牙本质的90％以上，减少了应力集中，修 复体脱粘接的失败模式大部分转变为树脂内断裂，保留了牙体组织， 为脱矿牙本质的二次修复提供了可能。脱矿牙本质与修复体的即刻粘 接强度与温度循环老化10000次后的粘接强度都大幅度提升，意味着 更低的充填物脱落与微渗漏的发生率，这将延长修复体的寿命，控制 继发龋。
本发明提供的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种用于修复脱矿牙本质的组合物，包 括磷酸钙寡聚体分散液，磷酸钙寡聚体分散液由磷酸钙寡聚体、乙醇 以及三乙胺组成，其中，三乙胺与乙醇的体积比为2～10:100；磷酸钙 寡聚体分散液中，磷酸钙寡聚体以Ca2+计，浓度为0.01～2mol/L。向 脱矿牙本质表面持续喷涂磷酸钙寡聚体分散液5分钟，即可形成约 2μm厚的再矿化层，大大缩短了牙本质仿生再矿化的过程，不但将脱 矿牙本质的力学性能恢复90％以上，且极大地提高脱矿牙本质与修复 体的粘接持久度。
作为以上技术方案的优选，磷酸钙寡聚体的尺寸为1.0-1.6nm， 三乙胺与乙醇的体积比为3～4:100；磷酸钙寡聚体以Ca2+计，浓度为 0.01～0.03mol/L。
作为以上技术方案的优选，包括独立包装的A组分和B组分，A 组分为磷酸乙醇溶液，B组分为含三乙胺的钙盐乙醇，A组分和B组 分中摩尔比Ca:P＝1:0.8～1.2；使用时使A、B组分混合成磷酸钙寡聚 体分散液，优选地，混合方法为将A组分逐滴滴入B组分中；具体地，将A、B组分分别装入一个双管注射装置的两个管内，使用时， 同时推出A、B组分，二者随着推出在注射头处螺旋混合。
作为以上技术方案的优选，含三乙胺的钙盐乙醇溶液中，三乙胺 浓度为0.6～15mol/L，Ca2+浓度为0.01～2mol/L。
作为以上技术方案的优选，磷酸乙醇溶液中，磷酸的体积占比为 0.1％～10％。
作为以上技术方案的优选，磷酸乙醇溶液中还添加有三乙胺。
作为以上技术方案的优选，含三乙胺的钙盐乙醇溶液中，三乙胺 的体积占比为2％～8％，钙离子浓度为0.01～0.02mol/L；磷酸乙醇溶 液中，磷酸的体积占比为0.20％～0.50％。
第二方面，本发明提供一种制备上述用于修复脱矿牙本质的组合 物的方法，包括如下步骤：按摩尔比Ca:P＝1:0.8～1.2将磷酸乙醇溶液 逐滴滴入含三乙胺的钙盐乙醇溶液中，获得的磷酸钙寡聚体尺寸为 1.0-1.6nm的磷酸钙寡聚体分散液作为用于修复脱矿牙本质的组合 物。
第三方面，本发明提供一种修复脱矿牙本质的方法，使制备上述 用于修复脱矿牙本质的组合物直接接触离体的脱矿牙本质，封闭不低 于48小时。
第四方面，本发明提供上述用于修复脱矿牙本质的组合物在制备 深龋窝洞充填前垫底材料或护牙素中的应用。
本发明具有以下优点和有益效果：
1、现有的聚合物诱导的液体磷酸钙前体(PILP)对牙本质进行 仿生再矿化的过程时间长、牙本质敏感性高的问题，将磷酸钙寡聚体 分散液在脱矿牙本质表面持续喷涂5分钟，即可形成约2μm厚的再 矿化层，时间短；磷酸钙寡聚体分散液处理5分钟后，新生的再矿化 层均匀覆盖牙本质表面，封闭开放的牙本质小管，从而同时达到治疗 牙本质敏感的效果。
2、磷酸钙寡聚体分散液中三乙胺的存在使得脱矿牙本质恢复至 天然牙本质强度的90％以上，修复体脱粘接的失败模式大部分转变为 树脂内断裂，保留了牙体组织，为二次修复提供了可能。
附图说明
图1为各组牙本质与修复体的即刻粘接强度和老化粘接强度对 比。
图2对比了各组牙本质与树脂粘接界面完整性。图2A代表正常 组，图2B代表脱矿组，图2C代表CPIC组；白色小手指示：牙本质 与复合树脂脱粘接的部位；图2D展示了各组牙本质与树脂的剥离程 度。
图3展示了不同组的树脂修复体断裂模式；图3A为牙本质断裂； 图3B为粘接层面断裂；图3C为牙本质-树脂混合断裂；图3D为树 脂断裂；图3E1、图3E2、图3E3、图3F1、图3F2、图3F3代表了 混合断裂模式下的两种情况；图3G为断裂模式分析(粘接后即刻与 老化10000次两个时间点的比较)。
图4展示了不同组的牙本质的力学性能；图4A展示了显微硬度， 图4B展示了弹性模量。
图5展示了不同组的牙本质横纵截面(SEM)；图5A：正常组； 图5B：脱矿组；图5C：脱矿组放入人工唾液中48H后；图5D：CPIC 组；其中，标号1、2的图都是牙本质横剖面图，标号3、4的图为牙 本质纵剖面图；标号2的图为标号1中白色方框放大图，标号4的图 为标号3中白色方框放大图；白色小手指示：DT为牙本质小管；HAP 为羟基磷灰石。
图6展示了磷酸钙寡聚体分散液喷涂脱矿牙本质前后的表征结 果，其中，图6A为磷酸钙寡聚体分散液的粒径分布图，图6B为磷 酸钙寡聚体分散液的傅里叶变换红外光谱；图6C为磷酸钙寡聚体分 散液的核磁图谱，图6D为磷酸钙寡聚体分散液的XPS图，图6E为 磷酸钙寡聚体分散液暂封48小时之后的傅里叶变换红外光谱；图6F 为磷酸钙寡聚体(CPICs)在去除稳定剂TEA后变为无定形磷酸钙前 体ACP的结晶过程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白， 以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的 是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是 为了限定本发明。
以下是本发明具体实验实施例，仅代表本发明优选的实施例，不 代表对本发明具体方案的限定，部分材料的选择及手段为本领域人员 可选，但整体覆盖原理的替代方案均在本发明保护的范围之内。
特别地，本发明描述的实施例中，选用的原料均为市售。以下采 用的天然牙本质为人第三磨牙近髓牙本质。
实施例1：磷酸钙寡聚体分散液的制备
(1)配制含三乙胺的钙盐乙醇：将0.20g CaCl2·2H2O和3.8 mL三乙胺加入80mL无水乙醇中，超声处理5min。
(2)配制磷酸乙醇溶液：将70μL H3PO4加入到20mL无水乙 醇中，磁石缓慢旋转2小时。
(3)将磷酸乙醇溶液缓慢滴入含三乙胺的钙盐乙醇中，得到 磷酸钙寡聚体尺寸为1.0-1.6nm的磷酸钙寡聚体分散液。
该磷酸钙寡聚体分散液稳定存在48h而没有任何粒子聚集或尺 寸增加现象，推测为磷酸与钙盐结合形成的磷酸钙与三乙胺(TEA) 结合之后能使磷酸钙寡聚体(CPICs)在乙醇中稳定存在。
实施例2：粘接性能测试
1、正常组:
(1)天然牙本质橡皮障隔湿；
(2)轻吹5秒去除牙本质表面多余水分，涂布3M Single Bond Universal自酸蚀粘接剂；
(3)进行常规树脂粘接流程。
2、脱矿组：
(1)天然牙本质橡皮障碍隔湿；
(2)37％磷酸凝胶处理牙本质表面15s，水气冲洗30s,获得脱 矿牙本质；
(3)轻吹5秒去除牙本质表面多余水分，涂布3M Single Bond Universal自酸蚀粘接剂；
(4)进行常规树脂粘接流程。
3、CPIC组：
(1)天然牙本质橡皮障碍隔湿；
(2)37％磷酸凝胶处理牙本质表面15s，水气冲洗30s,获得脱 矿牙本质；
(3)将实施例1制备的磷酸钙寡聚体分散液喷入窝洞内，用暂 封材料密封48h；
(4)48h后，橡皮障隔湿，去除暂封材料，水气冲洗15秒以去 除未矿化的磷酸钙寡聚体分散液；
(5)轻吹5秒去除牙本质表面多余水分，涂布3M Single Bond Universal自酸蚀粘接剂；
(6)进行常规树脂粘接流程。
4、乙醇组：
采用与CPIC组相同的处理步骤，不同之处在于步骤(3)中将 实施例1制备的磷酸钙寡聚体分散液替换成乙醇，以排除溶剂乙醇的 作用。
图1为正常组(control)、脱矿组(Acid-etched)、CPIC组(CPICs)、 乙醇组(EtOH)的牙本质与树脂粘接的微拉伸强度，分别是 basiline(粘接后24h即刻强度)和Thermalaging(冷热循环老化一万 次的强度)，对比以上三组结果发现：脱矿组的牙本质与修复体的粘 接强度明显低于正常组，CPIC组再矿化后的牙本质与修复体的即刻 粘接强度与温度循环老化10000次后的粘接强度都大幅度提升。
本发明通过Micro-ct测试对比各组牙本质-树脂粘接界面完整性， 见图2，结果显示，CPIC组减少了树脂修复体脱粘接比例，修复体 与牙本质粘接界面的完整性提升，意味着更低的充填物脱落与微渗漏 的发生率，这将延长修复体的使用寿命，控制继发龋。
图3展示了不同组的树脂修复体断裂模式，可见经CPIC组再矿 化处理后，牙本质折裂(cohesive failure in dentin)占比下降，意味着 折裂更多发生于树脂修复体上，为牙本质的二次修复提供了机会。
实施例3：力学性能测试
正常组：天然牙本质；
脱矿组：37％磷酸凝胶处理天然牙本质表面15s，水气冲洗30s， 获得脱矿牙本质；
CPIC组：在脱矿牙本质表面喷涂5分钟，用暂封材料封闭48小 时。电镜下可观察到脱矿牙本质表面均匀覆盖2μm厚的再矿化层， XRD分析物相证明为羟基磷灰石(HA)。
图4展示了不同组牙本质的显微硬度、弹性模量，结果显示， CPIC组的显微硬度、弹性模量均恢复至正常组牙本质的90％以上。
正常组 脱矿组 CPICs组
显微硬度 0.82±0.05GPa 0.13±0.01GPa 0.75±0.04GPa
弹性模量 22.04±0.64GPa 3.11±0.25GPa 20.56±0.27GPa
图5展示了扫描电镜下观察CPIC处理5min牙本质横纵截面。
图6展示了磷酸钙寡聚体分散液喷涂脱矿牙本质前后的表征结 果，其中，图6A为磷酸钙寡聚体分散液的粒径分布图，图6B为磷 酸钙寡聚体分散液的傅里叶变换红外光谱，C-N峰表示三乙胺的存 在；图6C为磷酸钙寡聚体分散液的核磁图谱，图6D为磷酸钙寡聚 体分散液的XPS图，图6E为磷酸钙寡聚体分散液暂封48小时之后 的傅里叶变换红外光谱，无C-N峰，证明三乙胺的完全去除。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理 解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发 明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于修复脱矿牙本质的组合物，其特征在于：包括磷酸钙寡聚体分散液，所述磷酸钙寡聚体分散液由磷酸钙寡聚体、乙醇以及三乙胺组成，其中，三乙胺与乙醇的体积比为2～10:100；所述磷酸钙寡聚体分散液中，磷酸钙寡聚体以Ca2+计，浓度为0.01～2mol/L。
2.根据权利要求1所述的用于修复脱矿牙本质的组合物，其特征在于：所述磷酸钙寡聚体的尺寸为1.0-1.6nm，三乙胺与乙醇的体积比为3～4:100；所述磷酸钙寡聚体以Ca2+计，浓度为0.01～0.03mol/L。
3.根据权利要求1所述的用于修复脱矿牙本质的组合物，其特征在于：包括独立包装的A组分和B组分，A组分为磷酸乙醇溶液，B组分为含三乙胺的钙盐乙醇，A组分和B组分中摩尔比Ca:P＝1:0.8～1.2；使用时使A、B组分混合成磷酸钙寡聚体分散液。
4.根据权利要求3所述的用于修复脱矿牙本质的组合物，其特征在于：所述含三乙胺的钙盐乙醇溶液中，三乙胺浓度为0.6～15mol/L，Ca2+浓度为0.01～2mol/L。
5.根据权利要求3所述的用于修复脱矿牙本质的组合物，其特征在于：所述磷酸乙醇溶液中，磷酸的体积占比为0.1％～10％。
6.根据权利要求3所述的用于修复脱矿牙本质的组合物，其特征在于：所述磷酸乙醇溶液中还添加有三乙胺。
7.根据权利要求3所述的用于修复脱矿牙本质的组合物，其特征在于：所述含三乙胺的钙盐乙醇溶液中，三乙胺的体积占比为2％～8％，钙离子浓度为0.01～0.02mol/L；所述磷酸乙醇溶液中，磷酸的体积占比为0.20％～0.50％。
8.一种制备权利要求1～7任一项所述的用于修复脱矿牙本质的组合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：按摩尔比Ca:P＝1:0.8～1.2将磷酸乙醇溶液逐滴滴入含三乙胺的钙盐乙醇溶液中，获得的磷酸钙寡聚体尺寸为1.0-1.6nm的磷酸钙寡聚体分散液作为用于修复脱矿牙本质的组合物。
9.一种修复脱矿牙本质的方法，其特征在于：使权利要求1～7任一项所述的用于修复脱矿牙本质的组合物直接接触离体的脱矿牙本质，封闭不低于48小时。
10.权利要求1～7任一项所述的用于修复脱矿牙本质的组合物在制备深龋窝洞充填前垫底材料或护牙素中的应用。
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