氨基酸诱导牙表面釉质样羟基磷灰石仿生合成的体外研究

【摘要】牙釉质是人体内最坚硬的组织，其特殊性能依靠于它的天然复合组成结构：95-97wt%的无机物成分，少量的有机物成分和水。无机物主要以羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)为主，但人体牙齿无机成分并非纯粹的化学羟基磷灰石结构，而是含有较多碳酸氢根的生物型磷灰石晶体结构。这些晶体往往含有一些分子使釉质对龋变更加敏感：如碳酸盐等。釉质晶体形成时，最初形成的矿化物是碳磷灰石，而且釉质的核心较外周区含有较多的碳酸盐，相比普通的羟基磷灰石，碳-羟基磷灰石组织相容性更好，吸附氟能力更强、容量更大，从而提高防龋能力。同时，釉质内有序排列的釉柱结构对牙釉质的机械强度起决定性的保护作用。由于牙釉质作为牙体最外层，容易受到细菌代谢或是酸性食品的腐蚀而产生损坏，且这种损害是永久性的，重建釉质样的结构恢复牙体组织已成为口腔材料学和修复学等的一个重要课题。还原修复被侵蚀的牙釉质首选的有效方法是合成类牙釉质样HA纳米晶体，即模拟体内自然生物矿化过程。是指由生物体通过生物大分子的调控生成无机矿物的过程。与一般矿化最大不同在于有生物大分子生物体代谢、细胞、有机基质的参与。生物体硬组织如骨，牙本质和牙釉质中除胶原蛋白外，大多数的非胶原蛋白均为酸性蛋白（富含大量的天门冬氨酸和谷氨酸片段）；同时对牙釉质矿化相关蛋白（例如釉原蛋白，牙本质涎磷蛋白等）片段进行检测后发现，可见高度重复的天门冬氨酸和磷酸化的丝氨酸序列。同时这些氨基酸是已知具有与钙离子的强相互作用的氨基酸，且在牙体组织蛋白中的氨基酸序列里重复最高的序列单位。由于蛋白质在人体内随时间的迁移而逐渐降解为小分子，为了更好的了解相关的矿化蛋白的作用，本研究通过采用蛋白质的基本单位组成：氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸和丝氨酸）作为有机模板，对羟基磷灰石晶体生长中存在/不存在氨基酸观察氨基酸有机物对牙齿再矿化中的独立作用。依据仿生合成原理，本实验以丝氨酸，天门冬氨酸，谷氨酸为有机模板，通过气相扩散法制备碳-羟基磷灰石晶体，并在牙釉质基质片上进行仿生再矿化，通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)，与之匹配的能谱分析仪(EDAX)，X射线粉末衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱议(FTIR)等测试手段对产物进行表征，考察不同种类、不同浓度氨基酸在游离羟基磷灰石粉体和围绕牙釉质基质表面的不同作用结果。结果表明，氨基酸浓度对溶液中游离晶体粉末的形貌有明显影响，并且由碳酸钙到羟基磷灰石转化具有形貌遗传性，但这种影响并不体现在牙釉质基质上：围绕在牙釉质片的氨基酸将成为矿化成核位点，调节羟基磷灰石的晶体生长排列方向，实现原位再矿化。
【作者】吴晓光；
【导师】李毅；赵旭；
【作者基本信息】吉林大学，口腔临床医学，2014，硕士
【关键词】羟基磷灰石；牙釉质；天门冬氨酸；丝氨酸；谷氨酸；

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