背景:临床上人工合成的羟基磷灰石陶瓷颗粒被广泛用于修复大体积骨缺损,但制备过程中的高温烧结会降低羟基磷灰石陶瓷颗粒的可降解性和生物活性,限制其骨修复效果.目的:采用新型低温沉积技术制备纳米晶仿生钙磷颗粒,表征其理化性能与细胞相容性.方法:采用改良后的过饱和钙磷矿化液和重复静置重悬洗涤方式制备纳米晶仿生钙磷颗粒,以羟基磷灰石生物陶瓷颗粒为对照,通过扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪表征两种颗粒的形貌和物相组成,通过BET-N2法、硬度和接触角测试表征两种颗粒的比表面积、孔隙度分布、硬度和亲水性行为,利用BCA法检测两种颗粒对牛血清白蛋白和胎牛血清蛋白的吸附性能.将两种颗粒或颗粒浸提液分别与人脐带间充质干细胞共培养,采用MTT法检测细胞增殖.结果与结论:①扫描电镜显示两种颗粒表面略微粗糙并伴有微小颗粒存在,羟基磷灰石生物陶瓷颗粒表面致密光滑,纳米晶仿生钙磷颗粒主要由不均匀纳米尺寸的针/板状晶体组成,并在晶体之间形成纳米孔结构.X射线衍射、傅里叶变换红外光谱显示,相较于羟基磷灰石生物陶瓷颗粒,纳米晶仿生钙磷颗粒的结晶粒小、结晶度低,含有更多的结合水和碳酸根基团.与羟基磷灰石生物陶瓷颗粒相比,纳米晶仿生钙磷颗粒具有更高的比表面积、更好的亲水性、更低的硬度与更高的蛋白吸附能力.②MTT检测结果显示,两种颗粒浸提液基本无细胞毒性,人脐带间充质干细胞在两种颗粒表面存活良好,并且纳米晶仿生钙磷颗粒表面的细胞增殖活性更强.③结果表明与羟基磷灰石生物陶瓷颗粒相比,纳米晶仿生钙磷颗粒具有更好的理化性能与细胞相容性.

无定形磷酸钙是牙体硬组织及骨矿化的初始原料及结构基础,机体可通过分泌相关蛋白质大分子来调控无定形磷酸钙的定向有序转化,并最终转化为具有优异力学性能的羟基磷灰石晶体.在体外仿生矿化研究中,利用仿生类似物调控无定形磷酸钙的转化并进而模拟出与天然牙体硬组织相似的结构,不仅可达到仿生矿化的目的,同时还能为生物体内矿化的具体机制提出假设.本文就无定形磷酸钙在体内外发生定向有序排列的机制,以及利用无定形磷酸钙仿生再矿化牙体硬组织及骨的研究进展作一综述.

目的 在体外矿化体系中探讨磷灰石结合肽NH2-CLPLWYPSC-COOH(CLP)和NH2-CYENLRSTC-COOH (CYE)介导的钙磷微粒的自组装.方法 固相法合成环状肽CYE和CLP.构建碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,AP)控释的溶液仿生矿化体系,将添加剂CYE、CLP和牛血清白蛋白(BSA)以100 μg/mL浓度预溶于体系中,以不含添加剂的体系为阴性对照.监测体系90 min内每5 min A820 nm值的变化情况.扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM)和透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)观察沉积物形貌及组装模式.结果 BSA促进矿化反应的发生,CLP和CYE则表现为对矿化的抑制.环状肽(特别是CYE)作用于矿化前体并使其形成特殊的片层状结构.陈化28 h和96 h后,CLP和CYE组中的片状钙磷微晶组装形成多孔的纳米颗粒,而阴性对照和BSA组中的矿化球则长至微米级.TEM和选区电子衍射(selected area electron diffraction,SAED)结果证实,添加剂可诱导不同的微晶自组装模式,并延迟非晶相向磷灰石相的转变.结论 磷灰石结合肽CLP、CYE抑制磷酸钙成核,延迟晶体变相,其中CYE可诱导片状微晶自组装成特殊的纳米螺旋管状结构.

目的:制备羧甲基壳聚糖(CMC)-溶菌酶(LYZ)凝胶,稳定无定形磷酸钙(ACP)进而促进脱矿牙釉质再矿化.方法:首先制备CMC/LYZ-ACP纳米凝胶,利用透射电镜(TEM)观察凝胶的形貌,X射线能谱元素成像分析技术(EDX-Mapping)进行关键元素的定量及分布的分析.然后将纳米凝胶涂抹于酸蚀的牙釉质表面,利用扫描电镜(SEM)、纳米压痕实验(nano-idention)对脱矿牙釉质再矿化效果进行评估,并与人工唾液组进行对照.结果:CMC/LYZ-ACP纳米凝胶为粒径约50～300 nm的致密的球形颗粒.扫描电镜下可见脱矿后的釉质表面有新的晶体形成,与对照组相比,实验组的硬度及弹性模量更接近正常牙釉质.结论:CMC/LYZ-ACP纳米凝胶可以用于脱矿牙釉质的再矿化,属于新型的仿生再矿化材料.

目的:制备并表征羧基化聚酰胺—胺稳定的无定形磷酸钙镁纳米复合体(PAMAM-COOH/ACMP),并初步验证其诱导人牙本质胶原纤维再矿化的能力.方法:在水溶液中制备PAMAM-COOH/ACMP并分别使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM),选区电子衍射(SAED),能谱面扫描(EDX-Mapping)进行表征,依次获得化学结构、形貌、物相及元素分布信息.在仿生条件下,利用PAMAM-COOH/ACMP诱导完全脱矿的人牙本质胶原纤维模型再矿化,对牙本质进行FTIR、X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)检测以评价再矿化效果.结果:FTIR检测结果提示,PAMAM-COOH/ACMP中存在磷酸根基团,碳氮键和酰胺键.TEM、EDX-Mapping及SEAD结果显示,PAMAM-COOH/ACMP为直径60～90nm的近似圆形纳米非晶相颗粒,钙磷镁元素集中分布于颗粒中.SEM结果显示,牙本质表面未见大块沉积矿物,但高倍镜下可见5mg/mL和10mg/mL PAMAM-COOH/ACMP处理组的胶原纤维被连续矿物包裹并使纤维间隙减小.根据XRD与FTIR的检测结果,发现这些新生成的矿物为磷酸钙沉积.结论:成功制备了新型纳米材料PAMAM-COOH/ACMP纳米复合体,该纳米复合体在室温条件下尺寸稳定性佳,具有精确诱导人牙本质胶原纤维再矿化的能力.