随着生活水平的提高,拥有一口美丽的牙齿逐渐变成了人们追求的生活时尚,越来越多对自身牙齿颜色不满意的人们开始选择对牙齿进行美容修复治疗。本着尽量保存牙体组织的原则,对正常发育的着色牙进行非侵入性的外漂白治疗已成为临床医生通常选择的治疗方式。牙齿外漂白的有效性已毋庸置疑,但其安全性问题还存在争议。本论文第一、二部分在课题组前期研究的基础上,利用红外、拉曼光谱、原子力显微镜、显微硬度测试等手段对样本无损或微损的表征特点,将牙釉质漂白安全性评价的体外研究沿伸至体内,完成了模拟临床的体内模型建立。通过对比不同pH值的诊室漂白剂和不同浓度的家庭漂白剂在体内外环境下对于牙釉质的结构、成分影响,为评价常用漂白剂的安全性提供了新的依据。同时,漂白过程中牙釉质颜色和拉曼光谱中激光诱导荧光的一致性变化也为釉质荧光的起源问题提供了新的分析思路。除了正常发育牙齿的漂白治疗,对异常发育牙齿如釉质成熟不全牙齿进行侵入性地修复治疗也是临床医生经常会选择的美学修复方式,然而何种修复方式(如贴面、全冠)最为合适则取决于釉质自身的结构。受论文前两部分的启发,本论文的第三部分用红外、拉曼、显微CT,微区X线衍射等先进无损表征手段并辅以扫描电镜、热重分析等常规检测,全面对比了正常釉质和成熟不全釉质的结构及相应机械特性。两种釉质的差异清楚地解释了成熟不全釉质的临床表现并为其临床治疗方式的选择提供了依据。同时,这些结果也加深了我们对于釉质中荧光的起源和生物矿化过程的理解,这为釉质的重建修复和模拟釉质仿生材料的研发提供了新的思路。第一部分不同pH值的诊室内漂白剂和不同样本储存环境对于釉质颜色、结构和机械特性的影响[目的]评价不同pH值的诊室内漂白剂在体内外环境中对于釉质颜色、结构和机械特性的影响。主要包括以下两个实验：实验一：分别用酸性和中性的诊室内漂白剂模拟临床条件对离体牙的牙釉质进行漂白,然后将漂白后的牙釉质放入不同储存环境中(蒸馏水、人工唾液和志愿者口腔内)进行观察,以评价不同pH值的诊室内漂白剂和不同样本储存环境对于釉质表面形貌和机械特性的影响。实验二：借鉴实验一的模型,评价不同pH值的诊室内漂白剂和不同样本储存环境对于釉质颜色和表面成分的影响。实验一两种不同pH值的诊室内漂白剂在体内外环境中对于釉质结构和机械特性的影响[材料和方法]选取54颗因正畸需要而拔除的第一前磨牙并储存于0.2%的麝香草酚溶液中于4℃储存待用,用慢速切割机在每颗牙颊侧中1/3处切取2个4mm×3mm×2mm的釉质片。将得到的釉质片随机分至9组(n=12)：酸性漂白剂-蒸馏水组：酸性漂白剂-人工唾液组；酸性漂白剂-天然唾液组；中性漂白剂-蒸馏水组；中性漂白剂-人工唾液组；中性漂白剂-天然唾液组；空白对照-蒸馏水组；空白对照-人工唾液组和空白对照-天然唾液组。其中蒸馏水各组和人工唾液各组是将釉质样本在体外相应溶液中储存,天然唾液各组是将釉质样本固定于漂白牙托的腭侧后戴入志愿者口内储存。实验开始前用原子力显微镜和显微硬度仪测量各组釉质初始的表面形貌、显微硬度和折裂韧性。随后将各组样本放入相应储存环境中,1天后模拟临床进行诊室内漂白：将漂白剂涂布于牙釉质表面,3×15分钟后冲掉漂白剂并将样本储存于相应环境中。第8天重复第1天操作后将样本再次储存于相应环境,第14天整个实验结束。随后测量各组釉质最终表面形貌、显微硬度和折裂韧性。[结果]与空白对照各组相比,只有酸性漂白剂-蒸馏水组和酸性漂白剂-人工唾液组在漂白后出现了釉质的脱矿,使得牙釉质表面的均方根表面粗糙度明显升高(p<0.001,p<0.001),而其它各组在漂白前后均无明显变化(p>0.05)。所有实验组漂白前后的显微硬度和折裂韧性均无显著性变化(p>0.05)。[结论]体外储存条件下,酸性漂白剂会导致釉质的脱矿。但在体内储存环境中,由于釉质表面获得性膜的保护作用和天然唾液的再矿化作用,酸性漂白剂不会对釉质造成脱矿。中性漂白剂在体内外的储存环境中均不会使釉质脱矿。在本实验的条件下,诊室内漂白剂不会影响釉质的显微硬度和折裂韧性。实验二两种不同pH值的诊室内漂白剂在体内外环境中对于釉质成分和颜色的影响[材料和方祛]选取45颗因正畸需要而拔除的第一前磨牙并储存于0.2%的麝香草酚溶液中于4℃储存待用,用慢速切割机在每颗牙颊侧中1/3处切取2个4mm×3mm×2mm的釉质片。将得到的釉质片随机分至6组(n=15)：酸性漂白剂-蒸馏水组；酸性漂白剂-天然唾液组；中性漂白剂-蒸馏水组；中性漂白剂-天然唾液组；空白对照-蒸馏水组和空白对照-天然唾液组。其中蒸馏水各组是将釉质样本在体外蒸馏水中储存,天然唾液各组是将釉质样本固定于漂白牙托的腭侧后戴入志愿者口内储存。实验开始前用衰减全反射红外测试仪、显微拉曼光谱仪和分光光度仪测量各组釉质初始的化学成分和颜色。随后将各组样本放入相应储存环境中,1天后模拟临床进行诊室内漂白：将漂白剂涂布于牙釉质表面,3×15分钟后冲掉漂白剂并将样本储存于相应环境中。第8天重复第1天操作后将样本再次储存于相应环境,第14天整个实验结束。随后测量各组釉质最终化学成分和颜色变化。[结果]酸性漂白剂-蒸馏水组釉质样本红外光谱中的v2CO32-：v1v3PO43-和拉曼光谱中的相对拉曼强度RRI在漂白后出现了明显降低(p<0.001,p<0.001)。其它各组釉质样本的v2CO32-：v1v3PO43-和RRI在漂白前后无明显变化(p>0.05,p>0.05)。使用漂白剂的各组釉质样本的拉曼荧光背景强度FI在漂白后出现了明显的下降(p<0.001),对照组的Fl在漂白后无明显变化(p>0.05)。使用漂白剂的各组釉质样本的色差△E在漂白后出现明显升高(p<0.001),而对照组无明显变化(p>0.05)。[结论]酸性和中性的诊室内漂白剂在体内外储存环境中都对釉质具有良好的漂白效果。酸性的诊室内漂白剂可以在体外导致釉质脱矿,但这种脱矿作用在体内储存环境中并不明显。中性的诊室内漂白剂在体内外都不会对釉质造成脱矿。第二部分不同浓度的家庭漂白剂在体内外环境中对于釉质结构、成分和机械特性的影响[目的]评价不同浓度的家庭漂白剂在体内外环境中对于釉质结构、成分和机械特性的影响。主要包括以下两个实验：实验一：用不同浓度的家庭漂白剂模拟临床条件对离体牙的牙釉质进行漂白,然后将漂白后的牙釉质放入蒸馏水中进行观察,以评价不同浓度的家庭漂白剂在体外环境中对于釉质结构、成分和机械特性的影响。实验二：用不同浓度的家庭漂白剂模拟临床条件对离体牙的牙釉质进行漂白,然后将漂白后的牙釉质放入志愿者口腔内进行观察,以评价不同浓度的家庭漂白剂在体内真实环境中对于釉质结构、成分和机械特性的影响。实验三三种不同浓度的家庭漂白剂在体外环境中对于釉质结构、成分和机械特性的影响[材料和方法]选取30颗因正畸需要而拔除的第一前磨牙并储存于0.2%的麝香草酚溶液中于4℃储存待用,用慢速切割机在每颗牙颊侧中1/3处切取2个4mm×3mm×2mm的釉质片。将60块人牙釉质样本按随机数字化表随机分至四组(n=15)：10%过氧化脲组、15%过氧化脲组、20%过氧化脲组和蒸馏水对照组。涂布漂白剂于实验组样本表面并将其置于37℃恒温箱中,漂白8小时后去净漂白剂,再将样本保存于蒸馏水中16小时；蒸馏水对照组不做漂白处理,如此循环14天。漂白前后分别用原子力显微镜、衰减全反射红外测试仪、显微拉曼光谱仪、显微硬度仪检测各组釉质的表面形貌、化学结构以及硬度、折裂韧性等机械特性。[结果]三个漂白组的釉质与对照组相比没有出现表面形貌、均方根表面粗糙度(p=0.774)、红外光谱中v2CO32-：v1v3PO43-(p=0.263),相对拉曼强度(p=0.062)和显微硬度(p=0.829)的明显变化。但三个漂白组荧光背景强度在漂白后明显下降,和对照组相比有统计学意义(p<0.001,p<0.001,p<0.001)。同时,三个漂白组和对照组相比断裂韧性明显下降(p=0.024,p=0.005,p=0.013)。[结论]在体外环境下,三种不同浓度的家庭牙齿漂白剂不会影响牙釉质中的无机物和显微硬度,但是可能会影响牙釉质中的有机物进而造成牙釉质断裂韧性的下降。实验四三种不同浓度的家庭漂白剂在体内环境中对于釉质结构、成分和机械特性的影响[材料和方法]选取30颗因正畸需要而拔除的第一前磨牙并储存于0.2%的麝香草酚溶液中于4℃储存待用,用慢速切割机在每颗牙颊侧中1/3处切取2个4mm×3mm×2mm的釉质片。将60块人牙釉质样本按随机数字化表随机分至四组(n=15)：10%过氧化脲组、15%过氧化脲组、20%过氧化脲组和对照组,而后将样本固定于漂白牙托的腭侧后涂布相应漂白剂于实验组样本表面(对照组用蒸馏水保持样本表面湿润),并将其置于37℃恒温箱中,漂白8小时后去净漂白剂,再将漂白牙托戴入志愿者口内储存16小时。如此循环14天。漂白前后分别用原子力显微镜、衰减全反射红外测试仪、显微拉曼光谱仪、显微硬度仪检测各组釉质的表面形貌、化学结构以及硬度、折裂韧性等机械特性。[结果]三个漂白组的釉质与对照组相比没有出现表面形貌,均方根表面粗糙度(p=0.784)、红外光谱中v2CO32-：v1v3PO43-(p=0.917),相对拉曼强度(p=0.187)和显微硬度(p=0.935)的明显变化。但三个漂白组荧光背景强度在漂白后明显下降(p<0.001),和对照组相比有统计学意义(p<0.001)。同时,三个漂白组和对照组相比断裂韧性明显下降(p=0.028,p=0.015,p=0.019)。[结论]在体内环境中,三种不同浓度的家庭牙齿漂白剂不会造成牙釉质的脱矿和显微硬度的下降。但是即使获得性膜对牙釉质有保护作用,也依然无法避免牙釉质荧光背景和断裂韧性的下降。第三部分正常釉质和成熟不全釉质的结构、成分、机械性能分析实验五正常釉质和成熟不全釉质的结构、成分、机械性能分析[材料和力法]在患者知情同意下,选取3颗釉质成熟不全患者的第三磨牙(上颌2颗,下颌1颗)以及相同牙位的3颗发育良好的正常磨牙,所得牙齿置于0.2%的麝香草酚溶液中于4℃储存待用。用慢速切割机去除牙根后,用显微CT对各牙齿进行扫描及三维重建,之后将各牙齿沿颊舌向纵剖。用傅里叶变换红外光谱仪、显微拉曼光谱仪、微区X线衍射仪、综合热分析仪、显微硬度仪、扫描电镜等分别对正常釉质和成熟不全釉质的结构、成分、机械性能进行比较检测。[结果]成熟不全釉质红外光谱中的基质和矿物质比值以及相对碳酸根含量均明显高于正常釉质,结晶度则明显低于正常釉质(p<0.001,p<0.001,.p<0.001)；成熟不全釉质拉曼光谱中v1PO43-的相对拉曼强度明显低于正常釉质(p<0.001),荧光背景强度明显高于正常釉质(p<0.001),半高宽明显高于正常釉质(p<0.001)。正常釉质晶体的相对拉曼强度和半高宽高度相关(r=-0.717,p<0.001),且两者从釉质表面至釉牙本质界均呈过渡性规律变化而成熟不全釉质的相对拉曼强度、半高宽无相关性(r=0.173,p=0.256),且无任何变化规律可循；微区X线衍射仪表明成熟不全釉质的晶粒尺寸明显小于正常釉质(p=0.007)；综合热分析仪表明成熟不全釉质在200℃-600℃升温过程中的质量损失明显高于正常釉质。显微CT表明成熟不全釉质在宏观尺度级别出现釉质层的变薄和釉质表面的粗糙；扫描电镜表明成熟不全釉质在微观微米级别以及微观纳米级分别出现釉柱的缺失、釉柱间隙的增宽以及组成釉柱晶体的缺失及排列紊乱。显微硬度测试表明成熟不全釉质的显微硬度明显低于正常釉质。[结论]与正常釉质相比,成熟不全釉质中有机物过度滞留,无机物碳酸根含量过高,这导致了其无机物晶体含量减少、结晶度下降、溶解度升高,并由此造成其釉质结构中晶体分布紊乱、釉柱缺失、釉柱间隙增宽以及显微硬度明显下降。