修复牙釉质的组合物及用该组合物制备氟磷灰石的方法.pdf

本发明公开了一种修复缺损牙釉质的组合物，属于牙科修复用的生物材料领域。本发明将磷酸四钙，磷酸氢钙和氟化钠混合，然后加入水，调和形成水泥状物质，将水泥状物质填充到龋坏牙釉质缺损龋洞内，在人体生理环境条件下固化1～3天后，生成氟磷灰石，从而修复龋坏釉质缺损，特别是釉质大缺损(深龋)的修复。由于合成的氟磷灰石与牙釉质具有类似的化学组成成分，因此，修复材料能够和天然牙釉质形成直接的结合。合成的氟磷灰石具有化学计量的磷灰石结构，在人生理体液条件下具有很高的化学稳定性(溶解性很低)，而在酸性条件下(细菌存在的时候)缓慢释放氟离子，因而具有防龋的效能。

1.  一种修复牙釉质的组合物，其特征在于，是磷酸四钙、磷酸氢钙、氟化钠和水的混合。

2.  如权利要求1所述的组合物，其特征在于，磷酸四钙和磷酸氢钙的用量是等摩尔配比。

3.  如权利要求2所述的组合物，其特征在于，磷酸四钙和氟化钠的用量是等摩尔配比。

4.  如权利要求3所述的组合物，其特征在于，磷酸四钙、磷酸氢钙和氟化钠混合粉末与水的比例为1～4(g/mL)。

5.  一种氟磷灰石的制备方法，其特征在于，将磷酸四钙、磷酸氢钙和氟化钠混合，其中，磷酸四钙、磷酸氢钙和氟化钠的用量是等摩尔配比，加入水，调和形成水泥状物质，在35～38℃，100％湿度环境下，固化1-3天。

6.  如权利要求5所述的方法，其特征在于，将粒径为1～20μm的磷酸四钙和粒径为1～20μm磷酸氢钙，通过星形球磨机均匀混合后，再和氟化钠混合，然后加入水。

7.  如权利要求6所述的方法，其特征在于，磷酸四钙、磷酸氢钙和氟化钠混合粉末与水的比例为1～4(g/mL)。

8.  如权利要求1所述组合物在龋坏牙釉质缺损修复医用材料中的应用。

修复牙釉质的组合物及用该组合物制备氟磷灰石的方法
技术领域
本发明属于牙科修复用的生物材料领域，具体涉及一种用于龋坏牙釉质缺损修复的医用材料。
背景技术
龋病(龋齿)是一种由口腔中多种因素复合作用所导致的牙齿硬组织进行性病损，是口腔主要的常见病，其特点是发病率高，分布广。世界卫生组织已将其与癌肿和心血管疾病并列为人类三大重点防治疾病。据全国口腔流行病学调查资料报告，我国居民龋病患病率为50％，乳牙患龋率80％。据调查统计，我国的龋齿总数高达20亿颗以上，而这些龋齿中的90％以上都没有接受治疗。美国近期调查资料估计，将近80％的儿童和90％的成人都曾受到龋病的困扰。随着经济发展，生活条件的不断改善，现代人的饮食结构亦发生了很大改变，摄入食物精细粘软且含糖量过高，致使龋病容易发生。龋病已成为流行性最广的细菌感染性疾病，严重威胁着人们的口腔健康。牙体组织缺损影响口腔的咀嚼，语言等功能，发生于前牙时还严重影响美观。
口腔内微生物(如变形链球菌)在牙釉质表面形成牙菌斑，通过产酸、对牙釉质反复酸蚀、脱矿等过程，导致牙釉质破坏，进而破坏牙本质。临床上常根据龋坏程度分为浅、中、深龋三个阶段。浅龋，龋坏仅局限于釉质，无明显龋洞。中龋：龋坏已达牙本质浅层，有明显龋洞。深龋：龋坏已达牙本质深层，表现为大而深的龋洞，或入口小而深层有较为广泛的破坏。龋病会造成牙釉质/本质不可逆的破坏，导致牙体功能丧失，也会引起牙髓及根尖周组织疾病。龋病治疗的目的在于终止病变过程，阻止其继续发展并恢复牙齿的固有形态和功能。对于已发生的龋坏，目前临床医师仍然还使用创伤性的磨除龋坏的牙体组织(包括釉质或和本质)，并用口腔修复材料(如树脂，金属或陶瓷材料)充填修复(见下图)，这些方法不能恢复牙组织的原始结构，且存在可能发生继发龋坏及损害牙体生物力学性能的潜在问题。
在牙釉质层面阻断龋病的发生以及在牙釉质龋坏的早期给予非创伤性的治疗，可以阻止龋病发展而导致的更大破坏。由于牙齿结构特殊，虽有再矿化能力，但对实质性缺损无自身修复能力。因此，对已形成实质性缺损的牙齿，充填术是目前应用最广泛且成效较好的方法，根据牙齿缺损的范围/体积采用充填术、嵌体或人造冠修复治疗，可以恢复牙体的形态和功能。对已发生的龋坏，即使是很微小的龋坏，目前临床医师仍然使用创伤性的磨除龋坏的牙体组织(包括釉质或和本质)，制备合适形状的窝洞，用生物惰性的口腔修复材料如树脂，或用牙科金属如银汞合金或陶瓷材料充填修复。这种修复手段短期尚可起到恢复牙体组织外形和功能的良好效果，但是由于材料的收缩、老化，远期常有继发龋发生，或者充填体断裂脱落。然而，对早期尚不宜备洞的釉质龋，或一些无法取得抗力或固位的龋损，不宜用上述材料进行充填。
Heneh等人首先在牙齿中发现了氟磷灰石的存在。氟磷灰石与羟基磷灰石具有相同的晶体结构，只是F-取代了OH位置。已知氟的电负性为4，是电负性最大的化学元素，因此，氟磷灰石中F-与Ca的键合强度远大于羟基磷灰石中OH-与Ca的键合强度，这是氟磷灰石稳定的主要原因之一。由于组成上变化，使相应材料的性能也有所改变，国内外生物材料科学家对此非常重视，并开展了较为深入的研究，由于F比OH基团小，使得氟磷灰石比羟基磷灰石晶体结构更加紧密，因此相应的氟磷灰石晶格常数要比羟基磷灰石小。由于结构较紧密，使氟磷灰石的溶解性较小。这一特性在临床应用中是十分有意义的，氟磷灰石可作为骨和牙齿替代材料。把氟磷灰石用作非降解性的承重荷结构硬组织替代材料，特别是当氟磷灰石陶瓷作为齿科材料使用时，微量氟离子可以刺激骨的生长，又可以抵抗体液、唾液对材料的侵蚀，从而缩短骨愈合的时间，显示出氟磷灰石生物材料的优越性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种龋坏牙釉质缺损修复材料，可以在原位生成(龋坏釉质缺损处)，从而修复龋坏釉质缺损，特别是大缺损(深龋)的修复。
本发明提供了一种修复缺损牙釉质的组合物，为磷酸四钙，磷酸氢钙、氟化钠和水，其中：
1、磷酸四钙和磷酸氢钙的用量是等摩尔配比。
2、磷酸四钙和氟化钠的摩尔比为1∶1。
3、磷酸四钙+磷酸氢钙+氟化钠混合粉末与水的比例为1～4(g/mL)。
本发明还提供一种氟磷灰石的制备方法，其特征在于，将磷酸四钙、磷酸氢钙和氟化钠混合，并加入水，调和形成水泥状物质，在35～38℃，100％湿度环境下，固化1-3天。
氟磷灰石水化反应的方程式：
磷酸四钙+磷酸氢钙+氟化钠------氟磷灰石
2Ca₄(PO₄)₂O+2CaHPO₄+2NaF-----Ca10(PO₄)₆F₂
将粒径为1～20μm的磷酸四钙和粒径为1～20μm磷酸氢钙，通过星形球磨机均匀混合，再和氟化钠混合，然后加入水。将形成的水泥状物质填充到龋坏牙釉质缺损龋洞内，在人体生理环境条件下固化1～3天后，生成氟磷灰石，从而修复龋坏导致的牙釉质组织缺损。
参考图5，本发明(磷酸四钙+磷酸氢钙+氟化钠)混合粉末与水调和，形成水泥状物质作为龋坏牙釉质缺损修复材料，将其填入龋坏釉质缺损处，其固化体与原釉质形成紧密的结合，即生成的氟磷灰石和牙釉质缺损表面形成紧密的结合。
本发明的优点是：
由于制备的氟磷灰石与牙釉质具有类似的化学组成成分，因此，修复材料能够和天然牙釉质形成直接的结合。材料的粉末和水混合形成水泥状物质，通过材料的水化反应，最终生成氟磷灰石，这样就可在牙釉质缺损表面直接合成结构可控的氟磷灰石，修复深龋导致的牙釉质缺损。另外，本发明制备的氟磷灰石具有化学计量的磷灰石结构，在人生理体液条件下具有很高的化学稳定性(溶解性很低)，而在酸性条件下(细菌存在的时候)缓慢释放氟离子，因而具有防龋的效能。通过对氟磷灰石的可控合成，可望实现氟磷灰石在人牙釉质表面的直接再生，这将是一种全新的硬组织修复方案，将对口腔保健及再生医学治疗具有革命性意义。
附图说明
图1为合成氟磷灰石的XRD图；
图2为合成氟磷灰石的IR图谱；
图3为合成氟磷灰石的EDS图；
图4为合成氟磷灰石的SEM照片；
图5氟磷灰石修复牙深龋的照片，(a)为未修复前的照片(b)为填充有修复材料的照片。
图6为合成的氟磷灰石修复龋坏牙釉质缺损的SEM照片，箭头为氟磷灰石和牙釉质的界面。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步描述。
实例1
将2.66克磷酸四钙和1.36克磷酸氢钙粉末均匀混合，再在混合粉末中加入0.4克氟化钠，在调和盘中均匀混合，三种物质的混合粉末加入4mL水，用钥匙调和成水泥浆体，进一步调和成胶状物质，将其放在37℃，100％湿度环境中3天，得到的材料为氟磷灰石，用XRD，IR和EDS表征其化学结构与成分，其结果如图1-图3所示。从XRD图谱可以看出：制备的产物在2θ＝26°，2θ＝32°，2θ＝34°，2θ＝40°，2θ＝47°，2θ＝50°附近都有其特征峰。结果表明：合成的产物为氟磷灰石。从IR图谱可以看出：在1070cm^-1和950cm^-1处为PO₄^3-的吸收峰。在1432和1750.8cm^-1处的两个吸收峰以及从2800cm^-1到3472cm^-1之间的吸收峰均为水的羟基吸收峰。磷灰石的P-O-H键的振动峰在877.7cm^1-处出现。EDS图谱显示：合成的产物包括钙、磷和氟元素，定量原子摩尔比计算结果为：钙磷原子摩尔比为1.67，钙氟原子摩尔比2，这也说明生成的产物为氟磷灰石。
实例2
将1.33克磷酸四钙和0.68克磷酸氢钙粉末均匀混合，再在混合粉末中加入0.2克氟化钠，在调和盘中均匀混合，三种物质的混合粉末加入2mL水，用钥匙调和成水泥浆体，进一步调和成胶状物质，将其填入龋坏牙釉质缺损处，将牙放在37℃，100％湿度环境中3天，得到实验样品。用SEM表征材料表面的微观结构，如图4所示。从该SEM照片可见，氟磷灰石和牙釉质形成了紧密的结合，界面上无明显的缝隙，这也可以表明：修复材料氟磷灰石和牙釉质具有相似的成分，使它们很容易结合在一起。合成的氟磷灰石为针棒状晶体，紧密地结合在一起。将材料连同牙从材料中心剖开，观察材料与牙釉质缺损表面结合的界面情况，如图6所示。
实例3
将26.6克磷酸四钙和13.6克磷酸氢钙粉末用星形球磨机均匀混合，将4克氟化钠加入水中，形成其溶液，将磷酸四钙和磷酸氢钙混合粉末加入40mL水，用钥匙调和成水泥浆体，进一步调和成胶状物质，将其填入龋坏牙釉质缺损处，将牙放在35～38℃，100％湿度环境中3天，得到实验样品。
本发明实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。