一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质的方法技术

本发明专利技术涉及仿生工程技术领域，具体涉及一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质及其制备方法和应用。本方案的仿生矿化牙釉质的原料包括用于分别滴加到基底上的钙离子源溶液和磷离子源溶液。本方案利用钙离子源磷离子源混合后极短时间内形成无定型磷酸钙团簇的特性，构建仿生矿化牙釉质前沿，再进一步吸收唾液环境中游离的钙盐和磷酸盐，实现牙釉质的仿生矿化，解决了现有技术的仿生矿化牙釉质及其制备方法对天然牙釉质的修复效果不佳的技术问题。相较于现有技术的需要添加稳定剂以形成无定型磷酸钙团簇的方案，本技术方案具有更大的临床应用潜力及具有较大商业推广价值。具有较大商业推广价值。具有较大商业推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质的方法


[0001]本专利技术涉及仿生工程
，具体涉及一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质的方法。

技术介绍

[0002]牙釉质是一种高度矿化的细胞外基质，是人体中最坚硬的组织。其主要成分为95wt％
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97Wt％纳米棒状羟基磷灰石(HA)晶体。牙釉质具有良好的力学性能，其优良的机械性能来源于高度有序排列的空间结构，这种结构在控制牙齿的机械强度方面起着重要的作用，并作为一个缓冲器来保护牙齿。龋坏、外伤、磨耗和不正确的刷牙方式，都会引起牙釉质缺损。成熟的牙釉质是一种非生命组织，受损部分几乎无法自我修复。
[0003]目前，临床上常用金属、牙科用复合树脂、陶瓷材料来填充修复缺损的牙釉质，然而，这些材料机械强度弱，与牙齿附着力较差而易脱落，它们的物理特性和化学成分与人体的天然材料不同。为了实现缺损处达到化学成分和结构类似天然釉质的完美修复，仿生矿化修复牙釉质目前是一个理想的策略。基于生物矿物的深入探索与理解，发现许多生物矿物在形成时的生长前沿主要是无定型的矿物融合在结晶的矿物质上进行一个外延的生长。在这个过程中无定型磷酸钙作为前驱体对于整个矿化过程起到了至关重要的作用。仿生自然界中，在牙釉质表面构建一个仿生的矿化前沿应用于牙釉质的修复是一种主流的策略。
[0004]中国专利CN114939073A提出了一种提高牙釉质再矿化效率的口腔护理用品及其制备方法与应用。该口腔护理用品包括含有可溶性钙盐的基质、含有可溶性磷酸盐的基质和隔离开两个基质的容器。使用该牙膏时，含有可溶性钙盐的基质和含有可溶性磷酸盐的基质同时从牙膏管口挤出，在口腔中混合，能够提供较高浓度的游离钙离子和游离磷酸根离子，提高了牙釉质再矿化效率，解决了一只牙膏同时含有高浓度的钙离子和磷酸根离子容易反应的难题。但是，羟基磷灰石晶体的形成不是简单的通过离子的聚集直接发生的，而是以PNCs等为前驱体，通过前驱体的团聚、自组装和介晶转化等方式生成晶体的过程。就PNCs的形成而言，研究者通过低温TEM观察到的CaP在一段时间内的形态变化发现，在水相中10
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20分钟才会形成磷酸钙结节，在15
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60分钟形成PNCs，且往往需要pH达到10以上，工艺上要求缓慢加入才可形成，瞬间混合形成的为磷酸钙盐沉淀。所以囿于口腔环境、钙磷作用时间、钙磷浓度的限制，通过这种钙磷独立盛装制成的口腔护理用品同时挤出利用刷牙时形成PNCs是不现实的。按照该专利方法，即使有矿物沉积，往往存在与釉质结合不够紧密、没有良好的沿C轴趋向性和良好的机械性能，故该方法很难实现牙釉质的仿生矿化。
[0005]目前，构建仿生矿化前沿的策略主要通过构建聚合物稳定的磷酸钙纳米团簇(PNCs)实现。PNCs等磷酸钙前驱体主要是通过钙盐和磷酸盐在液体介质中的双重分解得到的。然而，PNCs因表面原子比例大，比表面积大，表面能大，非常不稳定，趋向于团聚，在合成短时间内会转化成大尺寸的晶体(如HA等)。科学家们主要通过添加稳定剂来稳定PNCs。具有稳定PNCs等前驱体的添加剂可分为有机和无机两大类。无机稳定剂主要包括镁离子、锶、
氟离子,焦磷酸根离子和柠檬酸盐离子等。但无机稳定剂的稳定效果不佳，其添加也会改变ACP纳米颗粒等前驱体的化学成分，形成掺镁、掺锶等的磷酸钙盐，还可能降低其生物安全性。研究比较多的有机稳定剂包括有机大分子稳定剂(聚乙二醇,聚乙烯醇以及聚丙烯酸)和有机小分子稳定剂(三乙胺等)。由于牙釉质基本是纯的矿物质而在用高分子稳定的磷酸钙团簇修复釉质时会引入大量的有机物，会破坏釉质修复层的结构的完整性，也会导致釉质的机械强度大大降低，因此高分子稳定的磷酸钙团簇并不适于釉质修复。三乙胺等有机小分子稳定剂能带来优良的机械强度和仿生结构，但三乙胺等有机小分子有毒性，且容易与磷酸根作用而沉积残留在牙齿上，不适于临床应用。另外，最关键的问题是，无论大分子稳定剂和小分子稳定剂，在应用时均存在稳定磷酸钙团簇能力差，且保存时间短，如果制成产品后保质期极短，极大的影响了其商业应用。
[0006]综上所述，由于现有技术构建的仿生矿化牙釉质存在磷酸钙纳米团簇稳定性的问题，不得不引入各种类型稳定剂，稳定剂的引入会导致杂质掺入，影响牙釉质修复效果，亟需开发一种不使用稳定剂的仿生矿化牙釉质以及制备方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术意在提供一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质，以解决现有技术的仿生矿化牙釉质及其制备方法对天然牙釉质的修复效果不佳的技术问题。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质，其原料包括用于分别滴加到基底上的钙离子源溶液和磷离子源溶液。
[0010]本专利技术还提供了一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质的制备方法，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：
[0011]S1：以无水乙醇为溶剂制备钙离子源溶液和磷离子源溶液；
[0012]S2：将钙离子源溶液和磷离子源溶液分别滴加至待覆盖矿化层的牙釉质的表面；
[0013]S3：待溶剂挥发后，使用人工唾液后者唾液浸泡牙釉质，获得覆盖在牙釉质表面的仿生矿化牙釉质。
[0014]本专利技术还提供了一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质在制备牙釉质缺损修复材料中的应用。
[0015]本技术方案的原理以及有益效果在于：
[0016]本方案提供了一种即时混合钙离子源和磷离子源溶液构建仿生矿化前沿仿生矿化牙釉质，以及制备方法和应用。本专利技术利用钙离子源磷离子源混合后极短时间内形成无定型磷酸钙团簇的特性，构建仿生矿化牙釉质前沿，实现牙釉质的仿生矿化。
[0017]本技术方案利用无水乙醇溶解钙离子源和磷离子源化合物，分别滴加到待修复釉质表面，构建无定型磷酸钙团簇，待溶剂挥发，将牙釉质浸入唾液或者人工唾液中，形成化学成分、结构和力学性能均与天然牙釉质类似的结构的仿生矿化修复结构。在本技术方案中，未加入任何的用于稳定无定型磷酸钙团簇的物质，利用了无定型磷酸钙团簇的不稳定性，在待修复牙釉质上形成仿生矿化前沿，实现了仿生矿化牙釉质的制备。现有技术中的传统认知为需要在无定型磷酸钙团簇中加入稳定剂，才能形成仿生矿化前沿并最终获得性能
理想的仿生矿化牙釉质。本技术方案突破了现有技术偏见，反其道而行之，利用无定型磷酸钙团簇的不稳定性成功获得了硬度、形貌以及厚度均理想的仿生矿化牙釉质。
[0018]在本技术方案中，无水乙醇作为溶剂对仿生矿化牙釉质的形成尤为关键，采用其他的溶剂(例如水、甘油)均不能获得理想效果。专利技术人进而分析了产生上述现象的原因，这可能是由于无水乙醇能与钙发生弱络合反应，降低与磷离子源结合后快速反应生产沉淀的速度，起到了对无定型磷酸钙团簇在牙釉质表面沉积的调控作用。
[0019]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质，其特征在于：其原料包括用于分别滴加到基底上的钙离子源溶液和磷离子源溶液。2.根据权利要求1所述的一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质，其特征在于：所述基底为待覆盖矿化层的牙釉质。3.根据权利要求2所述的一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质，其特征在于：所述钙离子源溶液和所述磷离子源溶液均使用无水乙醇作为溶剂配制。4.根据权利要求3所述的一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质，其特征在于，在钙离子源溶液中，钙元素的浓度为0.01
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10mol/L；在磷离子源溶液中，磷元素的浓度为0.01
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10mol/L。5.根据权利要求4所述的一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质，其特征在于，钙元素和磷元素摩尔比为0.1
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5。6.根据权利要求5所述的一种即时混合钙离子源和磷离子源构建仿生矿化前沿的仿生矿化牙釉质，其特征在于，所述钙离子源溶液由氯化钙、硝酸钙和乙酸钙中的至少一种提供钙元素。7.根据权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：董海德，朱辰，刘莉，杨维虎，蔡开勇，张环，唐伟月，邓嵘，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：