仿生牙釉质矿化修复的创新策略:开启龋齿防治新篇

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Dental Materials 4.6

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  根据现代牙科微创原则,早期釉质龋防治意义重大。研究人员基于牙釉质形成 “关键事件”,用丝素蛋白(SF)、羧甲基壳聚糖(CMC)和无定形磷酸钙(ACP)制备纳米复合材料。结果显示其生物相容性好、矿化效果佳,为仿生牙釉质矿化研究提供理论依据。

  
在人们的日常生活中,牙齿健康至关重要。然而,龋齿这个 “口腔小恶魔” 却成为了全球公共卫生的一大难题。龋齿是一种由牙菌斑生态变化引发的多因素动态疾病。牙菌斑中的细菌持续产酸,使得口腔微环境的 pH 值降低,打破了牙齿硬组织脱矿与再矿化的平衡,进而导致牙齿硬组织不断脱矿,最终形成龋齿。在龋齿发展的初期,临床上首先能观察到的是无龋洞的白斑病变(WSLs) ,此时,采用非侵入性的龋齿控制方法来促进牙釉质再矿化就显得尤为关键,这不仅能保留牙齿结构和牙髓活力,还符合当代牙科的微创原则。

目前,传统的非侵入性龋齿控制方法虽然能在一定程度上发挥作用,但都存在着各自的缺陷。比如,氟化物通过氟离子取代羟基磷灰石中的羟基,生成更耐酸的氟磷灰石或氟羟基磷灰石,同时它还能促使钙和磷酸根离子从溶液中共沉淀,在 pH 值升高时帮助氟磷灰石沉淀,从而降低脱矿率。酪蛋白磷酸肽 - 无定形磷酸钙(CPP - ACP)复合物中的钙、磷离子与口腔环境中的游离离子保持动态平衡,pH 值降低时会释放离子刺激牙釉质再矿化。树脂渗透则是通过去除极少量的硬组织,用树脂突起替代流失的矿物质,在病变部位形成屏障,以此来预防仅限于牙釉质或接近牙釉质 - 牙本质交界的病变。然而,这些方法都无法形成定向排列的磷灰石晶体,新再矿化层的机械性能也较差。

为了解决这些问题,来自未知研究机构的研究人员开展了一项关于仿生牙釉质矿化修复的研究。他们基于牙釉质在体内形成过程中的三个 “关键事件”,创新性地将丝素蛋白(SF)、羧甲基壳聚糖(CMC)和无定形磷酸钙(ACP)相结合,成功制备出了具有再矿化性能的 SF/CMC - ACP 纳米复合材料,并将这一研究成果发表在了《Dental Materials》上。这一研究成果意义重大,为仿生牙釉质再矿化研究提供了理论依据,有望成为控制牙釉质龋齿的有效新疗法。

在这项研究中,研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:通过二维激光扫描共聚焦显微镜(2D - CLSM)对材料在牙釉质表面的涂层情况进行观察;利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析材料的结构特征 。

下面来看具体的研究结果:

  • SF/CMC - ACP 纳米复合材料的合成与表征:2D - CLSM 结果显示,经 ThT 染色后,SF/CMC - ACP 涂层区域的牙釉质表面出现明显荧光信号,而空白对照组则无荧光信号,这表明 SF/CMC - ACP 富含 β - 折叠结构且有效覆盖在牙釉质表面。FTIR 分析进一步对材料结构进行了研究。
  • 讨论:生物矿化是一个极其复杂的过程,在此过程中,体内无机矿物质在有机基质模板的调控下有序沉积并自组装成多级有机 - 无机杂化材料,赋予生物复合材料不可或缺的生物力学性能。天然牙釉质的主要成分……(此处原文未提及完整内容)
  • 结论:研究构建了具有良好生物安全性的 SF/CMC - ACP 纳米复合材料。体外和体内实验结果均证实其对脱矿牙釉质具有良好的再矿化效果,形成的新再矿化层机械性能得到改善。在该研究范围内,开发出了一种具有优异再矿化性能的新型抗龋 SF/CMC - ACP 纳米复合材料,为牙釉质龋齿的控制提供了一种有前景的替代疗法。

综上所述,该项研究成功构建了 SF/CMC - ACP 纳米复合材料,在牙釉质再矿化方面展现出良好效果,为解决现有龋齿防治方法的不足提供了新方向。通过模拟牙釉质形成的关键过程,利用 SF、CMC 和 ACP 的协同作用,不仅提高了再矿化效果,还改善了再矿化层的机械性能。这一成果在口腔医学领域具有重要的应用潜力,有望推动新型生物活性抗龋材料的研发,为全球龋齿防治工作带来新的希望。但目前研究仍存在一定局限性,未来还需要进一步深入探究该纳米复合材料在更复杂口腔环境中的长期稳定性以及对不同类型龋齿的适用性等问题,从而为临床应用提供更坚实的理论和实践基础。

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