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为解决现有牙釉质再矿化剂临床应用受限等问题，研究人员开展碳量子点（CQDs）修饰牙釉质的研究。结果显示，0.5% CQDs 修饰的牙釉质基底有显著结晶变化且抗菌性佳。这为牙釉质组织修饰提供新选择。
在口腔健康领域，牙釉质作为人体最坚硬的组织，肩负着重要使命。它不仅要承受高达 770N 的咬合力，还要应对口腔内复杂的温度和酸碱度变化。然而，细菌引发的龋齿问题却时刻威胁着牙釉质的健康。目前，传统的牙釉质再矿化剂在临床应用中困难重重，其漫长的再矿化过程以及参差不齐的效果，让医生和患者都大感无奈。同时，量子信息处理领域蓬勃发展，量子点作为人工原子，展现出独特的优势，但其在口腔环境中的应用研究却尚显不足。在这样的背景下，国际医学大学（International Medical University）的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Dental Materials》上。
研究人员的目标十分明确，那就是制备新型碳量子点（CQDs），并深入探究其对牙釉质结构、晶体取向的影响，同时评估 CQDs 的抗菌性能。为了实现这些目标，研究人员采用了一系列先进的技术方法。他们运用密度泛函理论（DFT）计算对样品进行理论分析；借助透射电子显微镜（TEM）观察 CQDs 和处理后牙釉质的微观结构；利用拉曼光谱和 X 射线衍射分析牙釉质的晶体结构变化；通过原子力显微镜测定牙釉质的机械性能；还制备了乳酸杆菌生物膜，以此评估 CQDs 的抗菌效果 。
研究结果令人眼前一亮。在理论 DFT 计算方面，HApCQD0.3?%-和 HApCQD0.5?%-的晶格参数得到显著改善，不同 CQD 处理组的键长和键角也存在明显差异，这表明 CQDs 的修饰改变了牙釉质的晶体结构。从 zeta 电位的测定结果来看，0.5% CQDs 分散系统的 zeta 电位绝对值最大，这意味着该系统具有更高的稳定性，也暗示着 CQDs 与牙釉质之间可能存在特殊的相互作用。拉曼光谱分析发现，不同 CQD 处理组的牙釉质在磷酸盐和碳酸盐的振动模式上有所不同，尤其是 0.5% CQDs 处理组的 v?CO?2?/v?PO?3?比值最高，表明其晶体结构发生了明显改变。TEM 图像清晰地显示，CQDs 呈球形，且处理后的牙釉质晶体出现了取向变化和结构改变，进一步证实了 CQDs 对牙釉质晶体结构的影响。原子力显微镜测量结果显示，0.5% CQDs 处理组的牙釉质具有最高的弹性模量和纳米硬度，这意味着其机械性能得到了显著提升。在抗菌性能测试中，CQDs 处理组对乳酸杆菌生物膜表现出强大的抑制作用，随着 CQDs 浓度的增加，生物膜中的活菌数量急剧减少，0.5% CQDs 处理组的抗菌效果最为显著，几乎能完全抑制细菌生长。
在讨论部分，研究人员深入探讨了这些结果的意义。DFT 计算表明，Ca 位点是 CQDs 修饰引起变化的关键位置，这为理解 CQDs 与牙釉质的相互作用机制提供了理论依据。zeta 电位和电泳迁移率的变化与 CQDs 在牙釉质表面的分散和相互作用密切相关，影响着牙釉质的结构和性能。拉曼光谱和 X 射线衍射分析结果共同证实，CQDs 处理改变了牙釉质的晶体结构，提高了其结晶度，增强了牙釉质的抗 fracture 能力。此外，CQDs 的抗菌机制可能与活性氧物种（ROS）的产生以及与细菌表面的多价相互作用有关，这为开发新型抗菌材料提供了新的思路。
总的来说，这项研究意义非凡。它首次成功制备出具有独特功能的 CQDs，并证实其能显著改变牙釉质的晶体结构，同时具备优异的抗菌性能。这不仅为牙釉质组织的修饰提供了全新的选择，还为开发新型口腔修复材料指明了方向。不过，研究也存在一定的局限性，例如尚未完全明确 CQDs 在修复材料中的作用机制以及与材料表面图案的关系。未来，还需要更多的体外和体内研究，进一步探索 CQDs 在口腔医学领域的应用潜力，为口腔健康事业的发展注入新的活力。
