薛萬(wàn)林， 龔士強(qiáng)， 周 彬△， 朱光勛， 劉春利， 陳衛(wèi)民

1 華中科技大學(xué)校醫(yī)院口腔科，武漢 430070

2 華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心，武漢 430030

齲齒是一種常見(jiàn)的牙體感染性疾病，常造成牙體硬組織的缺損。傳統(tǒng)的臨床處理方法是機(jī)械去齲后采用金屬、合金、樹(shù)脂等材料進(jìn)行修復(fù)。這些方法不可避免地?fù)p壞到鄰近的正常組織，此外，由于修復(fù)材料和牙體組織之間熱力學(xué)膨脹系數(shù)的差異，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)容易產(chǎn)生繼發(fā)齲，理想的充填材料應(yīng)該從結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能上和天然牙具有高度相似性［1］。本研究中，我們擬采用脫礦牙本質(zhì)糊漿結(jié)合微波照射的方法形成羥基磷灰石，并研究其轉(zhuǎn)化情況，為研制與牙體硬組織結(jié)構(gòu)和成分類(lèi)似的材料奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 脫礦牙本質(zhì)糊漿的預(yù)備

取因正畸治療需要而拔除的新鮮前磨牙，去除根部和牙釉質(zhì)，流水冷卻的情形下，采用金剛石鋸切成2mm×2 mm×1.5mm 大小，85% H3PO44℃搖床下處理3d，過(guò)濾去除未溶解物質(zhì)，收集脫礦牙本質(zhì)糊漿，4℃下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

按照4∶1 比例，牙本質(zhì)糊漿中加入H2O2，根據(jù)預(yù)設(shè)定的Ca／P 比1.67，每份2mL 樣本中分別加入1.5g 氫氧化鈣粉末，另一組中加入1.5g 羥基磷灰石粉末，顆粒大小為2～10μm（Kermel化學(xué)試劑公司），從而分別得到以氫氧化鈣或羥基磷灰石為鈣來(lái)源的鈣磷復(fù)合物［2］。以85%磷酸代替牙本質(zhì)糊漿作為對(duì)照組。

1.2 微波照射處理

實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各有一半樣品采用微波處理，采用2 450MHz，700W 微波爐（格蘭仕公司，中國(guó)）進(jìn)行處理，每次處理20s，降溫30s，重復(fù)30次，未作處理組置于37℃干燥器中，時(shí)間同微波照射處理組。所有樣本最終放于冰中冷卻30min，37℃下干燥過(guò)夜。

1.3 X射線衍射（XRD）分析

采用X 射線衍射儀（Xpert Prp，Phillips，荷蘭）進(jìn)行成分分析，測(cè)試以Cu Kα輻射，Kα＝1.54nm，掃描范圍為15°～50°，掃描速度為4°／min，以Highscore分析軟件分析特征峰并分析物相。

1.4 場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡觀察

樣本碾碎成粉末進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，粉末粘臺(tái)，噴金，采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FEI－Sirion 200，美國(guó)）掃描，觀察樣品形貌。

2 結(jié)果

2.1 成分分析

XRD 特征圖譜結(jié)果顯示，以羥基磷灰石為鈣來(lái)源時(shí)，在對(duì)照組中，即磷酸溶液中加入羥基磷灰石后，無(wú)論是否經(jīng)過(guò)微波處理，均形成磷酸氫鈣（CaHPO4，DCPA）。脫礦牙本質(zhì)糊漿中加入羥基磷灰石后，未經(jīng)過(guò)微波處理形成磷酸氫鈣，而經(jīng)過(guò)微波處理后則形成二水磷酸氫鈣（CaHPO4·2H2O，DCPD）。見(jiàn)圖1。

圖1 以羥基磷灰石為鈣來(lái)源樣品的特征XRD圖譜Fig.1 X－ray diffraction patterns of the hydroxyapatite pastes

XRD 特征圖譜結(jié)果顯示，以氫氧化鈣為鈣來(lái)源形成的晶體相差異較大，其中對(duì)照組，即磷酸溶液中加入氫氧化鈣后無(wú)論是否經(jīng)過(guò)微波處理，其主要晶相為磷酸氫鈣，而脫礦牙本質(zhì)糊漿中加入氫氧化鈣后，未經(jīng)微波處理的主要晶體相為氫氧化鈣，微波處理組則轉(zhuǎn)化成羥基磷灰石。見(jiàn)圖2。

圖2 以氫氧化鈣為鈣來(lái)源樣品的特征XRD圖譜Fig.2 X－ray diffraction patterns of the Ca（OH）2pastes

2.2 形貌分析

圖3顯示，以羥基磷灰石為鈣來(lái)源未經(jīng)過(guò)微波照射處理組，其晶體不規(guī)則，約1～5μm 大小，經(jīng)過(guò)微波處理組后形成層狀晶體。

圖4顯示，以氫氧化鈣為鈣來(lái)源組形成的晶體較以羥基磷灰石為鈣來(lái)源組的晶體更為細(xì)致和緊密，未經(jīng)微波處理的呈針狀晶體，經(jīng)過(guò)微波處理后呈層片狀，但晶體要比羥基磷灰石組小得多。

3 討論

牙體硬組織是一種無(wú)機(jī)／有機(jī)物質(zhì)的雜合體，其中無(wú)機(jī)成分為羥基磷灰石［Ca10（PO4）6（OH）2，HAp］。在牙體硬組織的形成過(guò)程中，羥基磷灰石在有機(jī)基質(zhì)的引導(dǎo)和調(diào)控下，晶體排列高度有序并具有獨(dú)特和理想的結(jié)構(gòu)特征，這一形成過(guò)程即稱(chēng)之為生物礦化。研究表明，一些有機(jī)基質(zhì)，如釉蛋白、雙性納米纖維、羥基磷灰石結(jié)合多肽等可以調(diào)控羥基磷灰石形成，并已經(jīng)成功應(yīng)用于修復(fù)牙釉質(zhì)的表面脫礦［3－5］。磷酸溶液不但能溶解牙體硬組織中的無(wú)機(jī)質(zhì)，而且能溶解一些有機(jī)基質(zhì)［6］。本研究中，在脫礦牙本質(zhì)糊漿中加入羥基磷灰石或者氫氧化鈣，有助于脫礦糊漿中的有機(jī)基質(zhì)調(diào)控晶體的相變和排列。研究結(jié)果表明，脫礦牙本質(zhì)糊漿中加入氫氧化鈣后，不能形成羥基磷灰石，但是在微波照射的作用下，能實(shí)現(xiàn)羥基磷灰石的轉(zhuǎn)化，但是在脫礦牙本質(zhì)糊漿中加入羥基磷灰石并未發(fā)現(xiàn)這一效果，可能與羥基磷灰石在磷酸溶液中穩(wěn)定存在有關(guān)。

圖3 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察以羥基磷灰石為鈣來(lái)源樣品的形貌Fig.3 FESEM images of the hydroxyapatite pastes

圖4 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察以氫氧化鈣為鈣來(lái)源樣品的形貌Fig.4 FESEM photographs of Ca（OH）2pastes

文獻(xiàn)報(bào)道羥基磷灰石在強(qiáng)酸作用下形成磷酸氫鈣［2］，本研究中，在磷酸或者脫礦牙本質(zhì)糊漿中加入羥基磷灰石后均能形成磷酸氫鈣。二水磷酸氫鈣是在酸性環(huán)境下最穩(wěn)定的磷酸鈣，常應(yīng)用于牙釉質(zhì)表面的涂層修復(fù)［7］，本研究結(jié)果表明，微波處理能加速這一過(guò)程。

和傳統(tǒng)的濕法或者干熱法制備羥基磷灰石不同的是，本研究采用微波處理來(lái)加速羥基磷灰石的轉(zhuǎn)化。有報(bào)道表明，微波處理能形成高度晶化的羥基磷灰石［8］。本研究中，單純的微波處理或單純的脫礦牙本質(zhì)糊漿均不能促使氫氧化鈣轉(zhuǎn)化成羥基磷灰石，但在微波照射的作用下，脫礦牙本質(zhì)糊漿中無(wú)論是加入羥基磷灰石為鈣來(lái)源，還是以氫氧化鈣為鈣來(lái)源均出現(xiàn)了相變，前者形成了在酸性環(huán)境下最穩(wěn)定的二水磷酸氫鈣，后者則形成了片狀微細(xì)的羥基磷灰石。值得注意的是，這種相變也可能和混合順序不同有關(guān)［9］。

本研究顯示，在脫礦牙本質(zhì)糊漿中加入氫氧化鈣并經(jīng)過(guò)微波處理后能快速形成羥基磷灰石，且晶體具有顆粒精細(xì)、致密并成層片狀，這提示牙本質(zhì)糊漿中可能通過(guò)其中的有機(jī)基質(zhì)來(lái)調(diào)控了晶體轉(zhuǎn)化和形態(tài)。本研究探討了一種新的與牙體硬組織結(jié)構(gòu)、成分類(lèi)似的新材料合成方法，從而有望應(yīng)用于牙體硬組織缺損的修復(fù)和治療。

（聲明：本研究成果已由華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)院遞交了“脫礦牙本質(zhì)糊漿微波處理快速形成羥基磷灰石“的專(zhuān)利申請(qǐng)。）

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