龋病(dental caries)是人类最常见的细菌性疾病之一,变形链球菌等口腔致龋菌及其牙菌斑的产酸作用导致牙釉质脱矿,是产生龋病的根源。氟化物能促进酸蚀牙釉质再矿化,增强牙釉质硬度,抑制变形链球菌产酸,是当前最广泛采用的防龋药物。然而氟化物有毒副作用,过量使用将导致氟中毒,氟化物在牙膏等日常口腔保健产品中的使用倍受争议。因此,寻找安全而有效的防龋新材料,一直是口腔医学关注的焦点。羟基磷灰石(HAP)是人体骨骼和牙齿的主要无机成分,人工合成的纳米HAP(nano-HAP)与骨骼中HAP的晶形和结构非常相似,具有优良的生物活性、生物相容性和骨传导作用,被广泛用作骨组织修复材料,而用作牙釉质再矿化材料是当前口腔防龋材料研究的热点之一。然而nano-HAP抗菌性能较差、结晶性和结构稳定性较高,不利于发挥抗龋作用,在HAP中掺杂活性金属元素并进行表面改性是提高其性能的有效方法。本文采用溶胶-凝胶-超临界CO2(Sol-Gel-SCF-CO2)萃取干燥法,制备了nano-HAP及其锶、锌、铈掺杂改性材料(nano-MCaHAP,M= Sr、Ce、Zn);采用共混-原位沉析-SCF-CO2萃取干燥法制备了nano-HAP及nano-MCaHAP与壳聚糖(CS)的复合材料。考察了工艺参数对产物的粒径和比表面积的影响,得到了较佳的制备工艺条件。通过元素分析、FT-IR、XRD、TEM、SEM等分析手段,对nano-HAP及其改性材料进行了结构分析和表征。结果表明:与普通干燥法相比,Sol-Gel-SCF-CO2萃取干燥法制备的nano-HAP粒径分布均匀,平均粒径更小、比表面积更大;在Ca/P反应物浓度比0.5/0.3(mol?L-1)、pH值10、反应温度60℃、反应时间3 h、陈化时间8 h、干燥温度45℃、压力15 MPa、干燥时间4 h、超临界CO2流量15L?h-1较佳的工艺条件下,可制备高纯度、均匀分散、尺寸在30 nm～100nm、针状晶形的nano-HAP及其金属掺杂材料。按设定的原子比XM,Sr2+、Ce3+及Zn2+ (XZn≤0.15时)可以在HAP中定量掺杂并保持其六方晶体结构,形成具有确定化学计量比的置换式固溶体,随着XZn的增大,掺锌化合物不再保持HAP六方晶体结构。nano-MCaHAP与CS复合后,颗粒具有较好的分散性,形貌呈均匀的纤细梭状,表面具有多孔的网状结构,径向为20～50 nm、长度100 nm。通过抑菌环、抑菌率、最低抑菌浓度等试验,研究了nano-HAP改性材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形链球菌及乳酸杆菌的抗菌性能。结果表明:nano-HAP掺杂Sr2+、Zn2+、Ce3+及与CS复合改性后,抑菌性能都明显增强,且抑菌性能随XM的增大而增强。以变形链球菌为测试菌株,考察了nano-HAP复合改性材料对变形链球菌的粘附、产酸及合成胞外多糖等代谢活动能力的影响。发现nano-HAP改性材料,对变形链球菌的代谢活动能力具有较好的抑制作用。通过测定龋损牙釉质显微硬度值的变化和釉质表面的脱矿层厚度,研究了nano-HAP改性材料对龋损牙釉质的再矿化作用。实验发现nano-HAP掺杂锶、铈及与CS复合后,能增强釉质表面的显微硬度,减少釉质脱矿,具有更强的促进牙釉质再矿化的作用,且再矿化作用随掺锶、铈量增加而增强,但nano-HAP掺锌无明显更强的再矿化作用。以吸附牛血清蛋白(BSA)进行实验,研究pH值不同、分别为6.8和4.5的条件下,纳米HAP复合改性材料的吸附性能。发现在pH值4.5条件下nano-HAP改性材料的吸附作用更强,nano-HAP中掺入锶、铈及与CS复合后对BSA的吸附作用增大,且随着XSr、、XCe的增加吸附性能增强,但nano-HAP中掺锌不能提高对BSA的吸附作用,而nano-CeCaHAP/CS具有最强的吸附性能。通过急毒性及蓄积毒性试验,对nano-CeCaHAP/CS的使用安全性能进行实验研究。结果发现:nano-CeCaHAP/CS对NIH小白鼠的急性经口毒性LD50>5000 mg?kg-1,属实际无毒级;对NIH小白鼠的蓄积系数K = LD50(n) / LD50(1) >5,为弱蓄积性,具有较高的安全使用性能。将nano-CeCaHAP/CS复配于牙膏,并与含氟牙膏的进行防龋性能对比。结果表明:浓度为1%的nano-CeCaHAP/CS牙膏其抗致龋菌性能、抑制变形链球菌代谢活动性能、促进釉质再矿化性能均优于0.15%的NaF牙膏。