基于植物源纳米羟基磷灰石的绿色合成及其在牙科修复应用中的抗菌与生物相容性评价

本研究针对传统牙科修复材料的环境污染和生物相容性问题，采用Sesbania grandiflora 叶和Sesamum indicum 籽提取物绿色合成纳米羟基磷灰石(nHA)，通过SEM/EDX/XRD/FTIR表征证实其结构特性，抗菌实验显示对E. coli 、S. aureus 等病原菌显著抑制，细胞实验验证其低毒性，为可持续牙科材料开发提供新策略。

　　

牙科修复材料的开发长期面临两大挑战：一是传统化学合成羟基磷灰石(HAp)工艺依赖高能耗和有毒试剂，不符合可持续发展理念；二是现有材料在抗菌性和生物相容性方面存在局限。随着纳米技术的发展，纳米羟基磷灰石(nHA)因其与天然牙釉质相似的结构和优异生物活性成为研究热点，但如何通过环境友好方法制备多功能nHA仍是未解难题。

为解决上述问题，来自卡尔帕加·维纳亚加教育学院的研究团队在《Next Materials》发表研究，创新性地利用Sesbania grandiflora
叶和Sesamum indicum
籽提取物作为生物还原剂，开发出绿色合成nHA的新方法。通过多维度表征证实其具备理想晶体结构和抗菌性能，同时保持优异生物相容性，为下一代牙科修复材料提供了可持续解决方案。

关键技术方法
研究采用植物水提液与Ca(NO₃
)₂
·H₂
O/H₃
PO₄
反应体系，通过pH调控（NaOH调节至9）和600℃煅烧制备nHA。利用扫描电镜(SEM)观察形貌，能量色散X射线光谱(EDX)分析元素组成，X射线衍射(XRD)鉴定晶体结构，傅里叶变换红外光谱(FTIR)确认官能团。抗菌实验采用琼脂扩散法测试4种口腔病原菌，细胞毒性通过MTT法评估人间充质干细胞(hMSCs)活性。

研究结果

3.1 SEM与EDX分析
SEM显示两种植物源nHA呈0.16-0.33μm的晶体聚集体，EDX证实Ca/P原子比分别为1.56（叶源）和1.54（籽源），符合标准HAp化学计量比。叶源nHA的氧含量更高（57.22%），而籽源钙含量突出（36.28%），反映植物成分差异影响元素分布。

3.2 X射线衍射
XRD图谱与标准卡片(JCPDS 09-0432)匹配，在2θ=25.8°、31.7°等处出现特征峰，证实六方晶系结构。叶源nHA结晶度更高，可能与叶片多酚类物质调控晶体生长有关。

3.3 红外光谱
FTIR检测到羟基(-OH, 3500-3200cm^-1
)、磷酸根(ν₃
1124cm^-1
)和碳酸根(887cm^-1
)特征峰，籽源样品在1661cm^-1
处出现额外羰基峰，提示种子木质素可能嵌入HAp晶格。

3.4 抗菌活性
500μg/mL浓度下，叶源nHA对S. oralis
抑制圈达25.32mm，显著优于籽源样品（15mm）。DMRT检验证实抗菌效果呈浓度依赖性（P<0.05），可能与植物多酚协同钙离子破坏细菌膜结构有关。

3.5 细胞毒性
hMSCs培养显示，500μg/mL叶源和籽源nHA处理组细胞存活率分别达92.3%和89.7%，形态学未见异常，证实材料生物安全性。

3.6 牙齿填充稳定性
100℃/6h条件下，两种nHA填充体重量损失仅0.12-0.14%，pH9环境溶解率最高（0.41%），符合口腔pH波动范围内的稳定性要求。

结论与意义
该研究开创性地建立植物介导nHA绿色合成路径，突破传统工艺的环境限制。所得材料兼具抗菌（尤其对革兰阳性菌）、生物相容和物理稳定性三重优势，其叶源nHA因更高结晶度和抗菌活性成为牙科填充物的优选。研究为开发生物衍生纳米材料提供范式，推动牙科修复向可持续方向发展。未来需通过体内实验验证长期性能，并优化复合材料机械强度以满足临床需求。