2022-09-22 14:25

改良矿化材料可修复牙釉质

Improved mineralized material can restore tooth enamel

科学家已经完善了羟基磷灰石,一种使骨骼和牙齿矿化的材料。通过向羟基磷灰石中添加氨基酸复合物,他们能够形成一种复制天然珐琅成分和微观结构的牙科涂层。改良后的材料在分子和结构水平上重复了牙齿表面的特征,在强度方面超过了天然组织。这种牙齿修复的新方法可以用来降低牙釉质磨损时牙齿的敏感性,也可以用来修复牙釉质腐蚀或饮食不当后的牙釉质。研究和实验结果发表在《工程成果》杂志上。

“牙釉质有保护功能,但不幸的是,它的完整性会被磨损、侵蚀或微骨折等破坏。如果组织表面没有及时修复,牙釉质的病变就会影响牙本质,进而影响牙髓。因此,有必要将牙釉质表面恢复到健康水平,或者如果它变得非常薄,就在表面建立额外的层。我们已经创造了一种仿生矿化层,其纳米晶体复制牙釉质磷灰石纳米晶体的顺序。我们还发现,设计的羟基磷灰石层的纳米硬度增加了,超过了天然珐琅的纳米硬度,”沃罗涅日国立大学固体物理和纳米结构系主任Pavel Seredin说。

羟基磷灰石是一种化合物,是人类骨骼和牙齿的主要成分。科学家们选择了一种多功能有机和极性氨基酸的复合物,例如,包括赖氨酸、精氨酸和组氨酸,它们对骨骼和肌肉结构的形成和修复很重要。

所选氨基酸使获得羟基磷灰石成为可能,羟基磷灰石在形态上与牙釉质的磷灰石(组织的主要成分)完全相似。研究人员还描述了羟基磷灰石与牙组织结合过程应该发生的环境条件。只有满足这些条件,才有可能完全复制天然牙釉质的结构。

“传统上,在牙科,复合修复材料用于牙釉质修复。为了提高牙釉质与复合材料的结合效率,修复技术包括预先对牙釉质进行酸腐蚀。留下的蚀刻产物不一定对牙釉质和合成材料的结合有积极的影响。为了用仿生技术重现牙釉质层,我们用钙碱中和介质并去除蚀刻产物。通过这种方式,我们改善了新的羟基磷灰石层的结合,”Seredin解释道。

通过场发射电子显微镜和原子力显微镜以及使用拉曼微光谱对表面积进行的化学成像,证实了矿化层的形成与天然硬组织的性质相似。该研究是在健康牙齿上进行的,以消除外部因素对产生的层的影响,并能够与健康牙齿的结果进行比较。接下来,研究人员将解决修复更大缺陷的挑战,这些缺陷可能是不同性质的,从龋齿的初始阶段到裂缝和体积断裂。