粘接辅助矿化及其相转变的实验研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianming2001
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
第一部分含磷酸钙的粘接剂相转变的影响因素
  目的:
  本实验探究磷酸钙粘接剂的相转变时间、颗粒转变的形貌及有机无机相的相互作用。
  材料与方法:
  1.在乙醇体系中,配制以三乙胺小分子作为稳定剂的磷酸钙纳米簇,通过高速离心将获得的团簇重新分散到制备的粘接剂体系中,再次离心获得磷酸钙粘接剂,将所制备的材料进行扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、元素分析(EDS mapping)表征,通过热重分析(TGA)确定磷酸钙粘接剂中的矿物含量。
  2.制备64个1*1cm,厚约0.1mm的磷酸钙粘接剂薄膜,浸泡在10mL人工唾液体系(1.5mMCaCl2,0.9mMK2HPO4,130mMKCl,1.0mMNaN3,20mMHEPES,PH=7.4)中,放在37℃恒温箱内孵化1,2,4,7天后取出,去离子水冲洗,干燥。通过透射电镜(TEM)、全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)及X射线衍射(XRD)方法分析,对磷酸钙粘接剂薄膜进行表征,通过FTIR光谱分析,计算劈裂函数(SF),评估薄膜在人工唾液中的相变程度。
  3.取0.01g未固化的磷酸钙粘接剂滴在corning皿底部,加入1mL人工唾液,在37℃恒温箱内孵育,0,24h,48h小时取样,超声10min,分散样品,取10μL上清液溶解在100μL无水乙醇中,滴加在铜网上,液氮温度下玻璃化,通过冷冻电镜观察未固化粘接剂中颗粒的相变形貌。
  4.通过水热法制备与釉质棒形态相似的HAp纳米棒,将磷酸钙粘接剂与纳米棒混合,高速离心到坐标镍网上后光固化,放在37℃湿度为100%恒温箱内悬空孵化,不与溶液直接接触,1,2,4,7,28天后取出,通过坐标的标记连续追踪同一位置HAp棒上磷酸钙粘接剂的相转变过程,用高分辨透射电镜及快速傅里叶转换FFT分析晶体的相转变。
  5.粘接剂单体分子与磷酸钙颗粒间的相互作用通过FTIR光谱分析。
  结果:
  1.磷酸钙粘接剂薄膜为均一、连续光滑的固体结构,其中的无机物含量约为16%。扫描电镜下磷酸钙粘接剂是均匀连续的,其中磷酸钙颗粒大小约20nm,EDSmapping结果显示磷酸钙粘接剂中C、O、Ca、P元素的均匀分布;TEM电镜结果显示磷酸钙大小约20nm,在粘接剂中的分布均匀连续。
  2.FTIR结果显示即刻的粘接剂薄膜内的磷酸钙呈无定形状,人工唾液中孵育后,1天开始部分相变,磷酸根的伸缩峰(ν3)570cm?1大包峰逐渐劈裂成560cm-1和600cm-1两个峰,提示在最初阶段,7天中劈裂峰依次增大,劈裂指数SF呈近似“S”发展,说明7天内相变在一天的孵育后先增快后逐渐缓慢,晶体相变逐渐完成。XRD显示磷酸钙粘接剂在即刻呈现20°左右非晶包峰,在7天内HAp的特征峰2θ=25.8°(002)、31.5°(211)、34°(202)逐渐尖锐。TEM结果显示即刻磷酸钙分子为圆球形,在7天时为均匀致密的针状晶体结构,中间过程中两种形貌可以同时观察到,且无明显界限。
  3.冷冻电镜显示,将未固化的磷酸钙粘接剂培养在人工唾液中,24小时时圆球状晶体上出现针状区域,48小时时圆球状轮廓消失,晶体转化为完全的短棒状。SAED结果显示HAp(002,211和004)特征衍射斑点增强。
  4.高分辨显示吸附在HAp棒上的磷酸钙在0-4天为球形,球体上没有观察到晶格条纹,在恒温饱和湿度下孵育7天,发现球体表面上有散在的结晶域,在这些小圆斑里可以观察到明显的晶格条纹,在28天孵育后观察相同位置,原来的圆球形消失,磷酸钙颗粒塌陷形状变小,可以观察到明显的HAp(211)晶格条纹,FFT结果显示晶面间距为0.34nm和0.28nm,提示为羟基磷灰石晶体。
  5.磷酸钙加入粘接剂后,P-O伸缩振动峰从1050cm-1到1015cm-1的移动,提示磷酸钙中的O可能与单体分子中的酰胺结构发生N-H...O氢键相互作用,起到一定稳定磷酸钙的作用。
  结论:
  磷酸钙粘接剂能吸附在HAp棒上,通过表面先产生结晶域开始到整个晶体完成相转变。粘接剂中的单体可通过侧链与磷酸钙的作用,以及固化后形成网络限位作用减缓磷酸钙的相变。磷酸钙粘接剂在粘附到HAp纳米棒表面后相转变获得与釉质晶体成分相似的晶体,有望开发为一种新型釉质防龋涂料。
  第二部分含磷酸钙的粘接剂修复釉质初探
  目的:
  探讨磷酸钙粘接剂对釉质的修复效果。
  材料与方法:
  1.磷酸钙粘接剂合成方法同实验1。
  2.釉质白斑模型制备:采用12颗人类第三磨牙,利用慢速切割机在牙冠颊侧切取5mm×5mm×1mm牙釉质片12片,指甲油包裹中部开窗4mm×4mm×1mm。用PH=4.6的乳酸凝胶体系脱矿,每周更换脱矿液,持续21天。样品取出后丙酮超声除去指甲油,采用数码照片摄像、扫描电镜(SEM )及元素分析面扫(EDS mapping)表征。
  3.釉质白斑的修复:将釉质样品分为两组(n=6):
  a对照组:釉质片不作处理,浸泡到人工唾液中。
  b实验组:釉质质片涂抹磷酸钙粘接剂,光固化40秒,直接浸泡到人工唾液中。
  将制备好的样本放入人工唾液后(10ml/个),置于37℃的水浴培养箱内,液每天更换人工唾液。待28天后取出,采用透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、元素分析(EDSmapping分析样品)。
  3纳米压痕测试:按照上述方法处理后的釉质片,采用纳米压痕测试(nanoindentation)评估比较天然釉质、釉质白斑、修复后釉质的机械强度,每组重复测试三个样本。
  结果:
  SEM结果显示经过21天的凝胶脱矿,釉质表面生成白垩色脱矿层,SEM下观察到约70μm厚的脱矿层,元素分析显示釉柱间质钙磷元素缺失。将磷酸钙粘接剂涂抹于釉质上,形成一层致密的磷酸钙粘接剂层,其中磷酸钙颗粒为圆球形,大小约为20nm左右。TEM/SEM结果显示ACP颗粒的形态为圆球形。矿化28天后,TEM显示釉质表面有一层晶体致密的矿化层,对应SAED结果显示有羟基磷灰石晶相结构特征性的002,211和004衍射环,元素分析显示该层中有丰富的Ca、P元素。HRTEM图像显示颗粒表面的晶面间距:0.34nm和0.28nm,它们与002和211的HAp晶格平面保持一致提示颗粒为羟基磷灰石晶体。纳米压痕测试结果为:天然牙釉质的硬度为2.23±0.03Gpa,弹性模量为58.10±0.69GPa;釉质白斑的硬度0.33±0.01Gpa,弹性模量为5.87±1.1GPa;釉质修复28天后,硬度为1.48±0.04Gpa,弹性模量为28.58±0.65Gpa。
  结论:
  磷酸钙粘接剂在釉质表面形成致密的晶体粘接剂层,提高了釉质白斑的硬度和模量。
  第三部分:含磷酸钙的粘接剂封闭牙本质小管及再矿化研究
  目的:
  本实验探究负载无定形纳米磷酸钙的矿化粘接剂对于脱矿牙本质的封闭能力、对牙本质、管周牙本质、牙本质细胞突的矿化能力,以及人牙髓干细胞(hDPSCs)增殖及矿化行为的影响。
  材料与方法:
  1.配制一种自酸蚀实验性粘接剂,制备聚合物稳定的无定形纳米磷酸钙颗粒,在使用前将20wt%磷酸钙颗粒加入粘接剂中,充分混合形成矿化粘接剂,将聚合物稳定的无定形纳米磷酸钙颗粒、粘接剂及矿化粘接剂分别进行表征。
  2.牙本质敏感模型制备及封闭性能测试:选取64个无龋人第三磨牙,制备大小约5mm×5mm×1mm牙本质片,用37%磷酸酸蚀20s构建牙本质敏感模型。随机分为四组:A组(空白对照组):牙本质表面不再进行一步处理;B组:牙本质表面涂布脱敏剂Gluma(贺利氏、德国);C组:牙本质表面涂布自制的粘接剂;D组:牙本质片表面涂布含PAsp-ACP的粘接剂。每个组)中有一半的牙本质片(n=8)接受额外的摩擦试验和耐酸试验:牙刷轻刷牙本质片1分钟,刷20次后,用6%柠檬酸溶液浸泡1分钟。然后将其浸泡在人工唾液中1,14和28天后,测量牙本质的渗透性(n=6),余2个牙本质片用场发式扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察牙本质小管的封闭效果。。
  3.含磷酸钙的矿化粘接剂的矿化性能评价:28天后,对上述8个亚组的样本用显微拉曼光谱(Raman Mapping)、拉曼光谱和X射线衍射分析(XRD)观察表面的矿物质沉积,样本用TEM观察牙本质、管周牙本质、牙本质细胞涂等结构的矿化情况。
  4.含磷酸钙的矿化粘接剂的生物相容性评价:空白对照组、纯粘接剂组、矿化粘接剂组。粘接剂光固化、紫外消毒后在DMEM培养液中搅拌24小时,获得
  浸出液,采取0.12、0.24和0.47mm3/mL三种浓度的浸出液加入含细胞密度为5×104cellshDPCSs的24孔板中,孵育1、3、7天后,用CCK8法测细胞活性。14天后vonKossa染色观察细胞矿化情况。同时用TEM观察矿化粘接剂对于牙本质样中成牙本质细胞突的作用。
  结果:
  1.TEM、FTIR、XRD结果表明制备的矿化粘接剂中含有直径30-50nm的无定形纳米磷酸钙颗粒,尚未发生相变,元素分布显示钙、磷元素在矿化粘接剂中比较均匀的分布。
  2.对四组牙本质片渗透率作记录并进行Kruskal-Wallis分析和Bonferroni检验(α=5%)。C、D组的牙本质片的渗透率显著低于A、B组(P<0.05),但C、D两组之间并无统计学差异(P>0.05)。且B组显著低于A(P<0.05)。经过耐酸和磨擦试验后,D组的牙本质的渗透率显著低于其它三组(P<0.05)。SEM观察发现D组可以在牙本质小管内形成树脂突,且在表面形成一层树脂-晶体混合层,并具有一定的抗酸耐磨能力。
  3.RamanMapping及拉曼光谱发现D组表面有较强的960cm-1峰强,说明表面有羟基磷灰石的沉积。XRD结果证实D组在表面形成了晶体杂化层。TEM观察发现在牙本质小管中,应用矿化粘接剂能在管周牙本质细胞突上观察到钙沉积。
  4.粘接剂与矿化粘接剂浸出液均显示较好的生物相容性,其中矿化粘接剂在1天结果中显示出无显著性差异的抑制增殖(P>0.05),但在5天与7天结果中显示显著的促增殖作用(P<0.05)。与矿化粘接剂浸出液共培养的hDPSCsvonKossa染色阳性,形成钙结节,其余组均呈阴性结果。
  结论:基于粘接剂负载无定形纳米磷酸钙的新型复合材料,能有效封闭开放的牙本质小管,其作用有一定的耐磨擦耐酸能力,能促进脱矿牙本质、管周牙本质、牙本质细胞突的矿化。且矿化粘接剂有良好的生物相容性,并有诱导牙髓干细胞矿化的潜能为临床治疗牙本质敏感提供了新的实验依据。
  第四部分:自酸蚀粘接剂与牙本质界面的矿化初探
  目的:
  探究一种新的评价自酸蚀粘接剂牙本质界面再矿化的评估模型。
  材料与方法:
  选取48颗人无龋第三磨牙,用慢速切割机垂直于牙长轴切除1/3冠暴露无釉质的牙本质面,在流水条件下用360和600grit砂纸打磨,然后随机分入一下三组,每组16颗牙齿:
  对照组(一步法酸蚀组):抛光的牙本质表面不再进行预处理,待用;
  底涂-冲洗组:抛光的牙本质表面,用底涂剂(15%MDP和1%BAC的酒精水溶液)涂布牙本质表面15s,水汽冲洗30s;
  底涂-不冲洗组:抛光的牙本质表面,用底涂剂涂布牙本质表面15s不用水汽冲洗,强吹5s。
  将冲洗下来的液体收集、冻干后XRD分析其中的组分。制备96个单层重组Ⅰ型胶原模型,在处理好的3组牙本质上使用自酸蚀粘接剂ClearfilS3Bond(S3),固化后在每个牙面上放置2片镍网,负载胶原的面朝下,盖上复合树脂层ClearfilMajesty,将制备的样本放在人工唾液中储存28天,取出后使用透射电镜观察镍网的矿化情况,并使用元素分析确定其元素分布情况。
  结果:
  XRD结果可以发现冲洗下来的物质中有MDP-Ca(2θ=4.84°),DCPD(2θ=11.8°)的特征峰,以及MDP非晶的包峰。在人工唾液中孵育28天后,对照组及底涂-冲洗组无明显矿化,而底涂-不冲洗组中取出的胶原可以观察到微弱的矿化,一些区域的胶原变粗且显微内有平行于胶原的羟基磷灰石排列,SAED显示微弱的002羟基磷灰石结晶环,元素分析也显示Ca,P元素的存在。
  结论:
  在自酸蚀粘接过程中,底涂不冲洗组残存的可溶性钙盐可以导致界面中胶原的矿化,这种胶原模型可能能作为评估自酸蚀粘接剂界面矿化的一种手段。
其他文献
报纸
报纸
报纸
期刊
学位
期刊
学位
学位
学位
学位