粘接辅助的生物矿化材料及其在仿生矿化中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种粘接辅助的生物材料及其在仿生矿化中的应用，以促进I型胶原蛋白及脱矿牙釉质、牙本质的再矿化。粘接辅助的生物矿化材料是指合成用非胶原蛋白类似物稳定的无定形磷酸钙颗粒。粘接辅助的生物矿化材料在仿生矿化中的应用是将辅助矿化材料与自酸蚀粘接剂混合制成粘接辅助的生物矿化剂，涂于单层重组I型胶原及脱矿牙釉质、牙本质表面研究其对单层重组I型胶原和脱矿牙釉质、牙本质的矿化性能。该发明专利技术改变现有生物矿化模式(应用溶液和糊剂，即漱口或局部涂布)。辅助矿化材料与粘接剂混合，固化后从液态转变成固态，成为粘接性防龋涂料，可长期粘附在需要矿化的部位，增加与牙齿的作用时间，使用简便，促进脱矿牙齿的自我修复。

Adhesive assisted biomineralization materials and their applications in biomimetic mineralization

The present invention provides an adhesive assisted biomaterial and its application in biomimetic mineralization to promote the remineralization of type I collagen and demineralized enamel and dentin. The adhesive assisted mineralization material refers to the synthesis of amorphous calcium phosphate particles stabilized with a non collagen analog. The application of bio mineralization material bonding auxiliary in the biomineralization is assisted mineralization materials and self etching adhesive agent biomineralization mixed bonding auxiliary, coated on the monolayer of recombinant collagen type I and demineralization of enamel and dentin surface on the monolayer of recombinant collagen I and demineralization of enamel and dentin mineralization properties. The invention changes the existing biomineralization mode (applying solution and paste, i.e. gargling or partial coating). The auxiliary mineralization material and adhesive are mixed, cured from liquid into solid adhesive coating can be anti caries, long-term adherence in need part of the mineralization, increase the role of the time, and the tooth is easy to use, promote self repair tooth demineralization.

【技术实现步骤摘要】
粘接辅助的生物矿化材料及其在仿生矿化中的应用
本专利技术属于仿生生物材料工程
，具体地说涉及一种粘接辅助的生物矿化材料及其在仿生矿化中的应用，促进I型胶原蛋白及脱矿牙釉质、牙本质再矿化。
技术介绍
无定形矿物相包括二氧化硅、无定形磷酸钙和无定形碳酸钙等在自然界中广泛存在，是生物矿化过程中最先形成的矿物相。牙体硬组织的形成实际上是一个生物矿化的过程，其中起关键作用的是纳米颗粒前驱相，即无定形磷酸钙(amorphouscalciumphosphate,ACP)。羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HAP)构成了牙齿的无机主体部分，赋予牙齿良好的力学硬度和生物学功能。生物矿化过程中，其核心是无机矿物纳米前驱相在有机物的调控下进行有序的沉积、生长，有机物特别是蛋白质的参与对无机物的沉积具有非常重要的作用。在牙釉质的形成过程中，釉原蛋白起着最重要的调控作用，可以对磷酸钙表面进行选择性吸附从而决定晶体的生长方向。在牙本质的形成过程中，只占牙本质有机物中含量10％的非胶原蛋白(non-collagenousproteins，NCPs)可以引导和调节牙本质的生物矿化。这些蛋白质都具有共同的特点，富含很多酸性氨基酸残基，如釉原蛋白中含有丰富的谷氨酸和天冬氨酸，非胶原蛋白中富含丝氨酸和天冬氨酸。其中氨基酸的功能性基团包括多重羧基或磷酸基，对生物矿物的形成起着重要的作用。龋病是危害人类口腔健康最普遍的疾病，龋齿的形成实际是牙齿在生物环境中的脱矿过程。促进牙齿的再矿化，可使牙体组织进行自我修复，阻止龋病的发生。无定形磷酸钙(ACP)在牙齿矿化初期起着关键作用，ACP内部含有高达10-20％的水量，其内部原子介于晶体和溶液的无序排列，赋予了ACP类似于液体的“流动性”，具有极好的生物矿化潜能。随着ACP在生物矿化过程中的发现和生物矿物生成机理的不断揭示，越来越多的研究集中到利用ACP模仿生物矿化途径来制备新型有机无机复合材料。但是ACP性能不稳定，ACP很容易自发地相变成热力学更稳定的结晶态HAp。在制备ACP时必须采用特殊的方法或者加入无机物或是有机生物大分子添加剂，以阻止这一转变。大量研究表明：聚电解质如聚丙烯酸(Polyacrylicacid，PAA)、聚天冬氨酸(Polyasparticacid，PAsp)、谷氨酸(Glutamicacid，Glu)或表面修饰等方法可以维持ACP亚稳态。由于天然釉原蛋白和非胶原蛋白提取和纯化较困难，成本高，而且除了要保证纯度外，还必须保持蛋白产品的生物学活性，这存在一定的困难。氨基酸是蛋白质的基本组成单元，所以氨基酸在仿生矿化中的作用被广泛的研究。目前与釉原蛋白和NCPs功能结构域相似的多聚电解质如聚丙烯酸，聚乙烯基膦酸(Polyvinylphosphonicacid，PVPA)，聚氨基酸大分子如聚天门冬氨酸、谷氨酸等在仿生再矿化中的应用越来越多，力图通过NCPs类似物在仿生矿化中的应用复制出与自然矿化组织相似的矿化相。但上述研究都是在含钙离子源、磷酸根离子源及非胶原蛋白类似物的仿生矿化溶液或糊剂中促使牙本质胶原纤维矿化，由于与牙齿作用时间短，矿化效果不确定。钙和磷酸根离子是牙齿再矿化的物质基础，钙磷离子浓度越高越有利于牙齿的再矿化，基于此原理所生产再矿化制剂主要是以钙离子或磷酸根离子为主要成分，同时辅以氟离子等物质，如漱口水、护牙素等，但其与牙齿表面结合力差，在牙齿表面停留时间短，无法持续、稳定地提供钙磷源，使得作用于牙齿表面的钙磷量无法达到持续过饱和状态，无法达到理想的矿化效果。同时在高氟区予以氟化制剂会导致慢性氟中毒。因而，能为牙齿持续、稳定提供钙磷源，并能促使脱矿牙齿再矿化的方法及其材料亟待研究。根据粘接剂的操作步骤不同，可以分为酸蚀-冲洗类粘接剂(etch-&-rinseadhesives)和自酸蚀类粘接剂(self-etchadhesives)两大类牙齿粘接系统。常用的弱酸性自酸蚀粘接剂(self-etchadhesives)含有酸性亲水性单体，pH值约为2-3；早期研究发现自酸蚀粘接剂固化后，呈现半渗透膜的特性，电镜下可见微孔样结构。自酸蚀粘接剂处理牙体表面后，可使牙体(牙釉质或牙本质)表面部分脱矿，释放钙和磷酸根离子，这些可溶物随着粘接剂中的水分挥发，又沉积回牙齿表面，并与粘接剂混合，原位固化形成混合层(hybridlayer)-该层既有牙齿成分又有粘接树脂成分。因而，我们希望经非胶原蛋白类似物如聚电解质PAsp、PAA、Glu等稳定剂稳定的nACP颗粒添加到弱酸性的自酸蚀粘接剂中，粘接剂固化后直接粘附于脱矿的牙本质表面，借助于粘接剂的半渗透特性和分散在粘接剂中的nACP颗粒，依赖粘接剂自身的弱酸性微环境，使ACP相转变为HAp；同时，自酸蚀粘接剂可使牙齿表面部分脱矿，使粘接剂-牙齿界面的钙磷浓度达到饱和状态。此外，借助于粘接作用，nACP颗粒可以长期粘附于牙齿表面，因而可以长期、稳定地提供钙磷源，促进脱矿牙齿的自我修复，同时借助NCPs类似物引导脱矿的牙本质胶原纤维内矿化。
技术实现思路
：技术问题:本专利技术旨在提供一种粘接辅助生物矿化材料及其应用。利用本专利技术的粘接辅助矿化材料，与粘接剂混合，固化后可以长期、稳定地粘附于牙齿表面，持续、稳定地提供钙磷源，解决目前再矿化制剂作用时间短，矿化效果差的问题，促使I型胶原蛋白及其脱矿牙釉质、牙本质再矿化。技术方案：为达上述目的，本专利技术的技术方案包含粘接辅助生物矿化材料及其在仿生矿化中的应用。一种粘接辅助生物矿化材料，其制备方法如下：采用溶液沉淀法，将磷酸二氢钠和非胶原蛋白类似物混合溶液与氯化钙溶液混合反应，钙和磷最终摩尔浓度比为10:6；离心放入真空干燥箱内过夜，得到用非胶原蛋白类似物稳定的nACP；将固态nACP颗粒保存在聚乙烯塑料瓶内室温下密封保存；nACP颗粒大小为20-100nm。优选的，所述的非胶原蛋白类似物为Pasp、PAA或谷氨酸，最终混合反应液中PAA浓度为10-1000ug/ml，PAsp浓度为10-1000ug/ml，谷氨酸的浓度是10-500mM/L。本专利技术公开了一种所述粘接辅助生物矿化材料在仿生矿化中的应用，应用于体外诱导重组I型胶原再矿化；具体方法为：1)将鼠尾I型胶原溶于缓冲液配制成50ug/ml的胶原溶液中，缓冲液溶液中甘氨酸浓度为50mM和KCl浓度为200mM，PH＝9.2，然后将3uL的胶原溶液滴在透射电镜镍网上，37℃恒温箱过夜，用质量百分比浓度为0.5％的戊二醛交联1-2h；得到附有重组胶原的TEM镍网；2)制备权利要求1所述的粘接辅助生物矿化材料，按粘接剂的重量的5-85％，将粘接辅助生物矿化材料与粘接剂混合，搅拌均匀，涂刷于载有I型重组胶原的TEM镍网上，静置30-60s，光照固化40s；将镍网悬浮于人工唾液中，用TEM及选区电子衍射(selectedareaelectrondiffraction，SAED)观察矿化情况。应用于体外诱导脱矿牙本质再矿化；具体方法为：1)收集无龋的人第三磨牙，用Isomet慢速切割机垂直于牙长轴切取厚度1mm牙本质块，然后用600-2000目SiC纸逐一打磨，再将牙片放入37wt％磷酸溶液中，30秒后取出，用去离子水冲洗，获得约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘接辅助生物矿化材料，其特征在于其制备方法如下：采用溶液沉淀法，将氯化钙溶液、磷酸二氢钠和非胶原蛋白类似物混合溶液混合反应，Ca：P最终摩尔浓度比为10:6；离心放入真空干燥箱内过夜，得到用非胶原蛋白类似物稳定的固态纳米无定形磷酸钙；将固态纳米无定磷酸钙颗粒在聚乙烯塑料瓶内室温下密封保存；固态纳米无定形磷酸钙颗粒大小为20‑100nm。

【技术特征摘要】
1.一种粘接辅助生物矿化材料，其特征在于其制备方法如下：采用溶液沉淀法，将氯化钙溶液、磷酸二氢钠和非胶原蛋白类似物混合溶液混合反应，Ca：P最终摩尔浓度比为10:6；离心放入真空干燥箱内过夜，得到用非胶原蛋白类似物稳定的固态纳米无定形磷酸钙；将固态纳米无定磷酸钙颗粒在聚乙烯塑料瓶内室温下密封保存；固态纳米无定形磷酸钙颗粒大小为20-100nm。2.根据权利要求1所述的粘接辅助生物矿化材料，其特征在于所述的非胶原蛋白类似物为聚丙烯酸、聚天冬氨酸，谷氨酸，混合后溶液中：聚丙烯酸浓度为10-1000ug/ml，聚天冬氨酸浓度为10-1000ug/ml，谷氨酸的浓度是10-500mM/L。3.权利要求1所述粘接辅助生物矿化材料在仿生矿化中的应用。4.如权利要求3所述的应用，其特征在于应用于体外诱导重组I型胶原再矿化；具体方法为：1)将鼠尾I型胶原溶于缓冲液配制成50ug/ml的胶原溶液中，缓冲液PH＝9.2，缓冲液中甘氨酸的浓度为50mM，氯化钾的浓度为200mMKCl；然后将3uL的胶原溶液滴在透射电镜镍网上，37℃恒温箱过夜，用质量百分比浓度为0.5％的戊二醛交联1-2h；得到附有重组胶原的TEM镍网；2)制备权利要求1所述的粘接辅助生物矿化材料，按粘接剂的重量的5-85％，将粘接辅助生物矿化材料与粘接剂混合，搅拌均匀，涂刷于载有I型重组胶原的TEM镍网上，静置30-60s，光照固化40s；将镍网悬浮于人工唾液中，观察胶原矿化情...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅柏平，吴志芳，金晓婷，王喆，洪艳，王晓侃，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33