負(fù)載仿生礦化前驅(qū)體的介孔硅納米顆粒礦化Ⅰ型膠原的研究.pdf

1、1.研究背景與目的：
　　仿生再礦化技術(shù)利用聚酸類聚電解質(zhì)穩(wěn)定的無定形磷酸鈣納米前體可纖維內(nèi)再礦化牙本質(zhì)-樹脂粘接混合層中膠原稀疏含水豐富區(qū)域的裸露膠原，以提高牙本質(zhì)-樹脂粘接層的耐久性能。為了將這一理論轉(zhuǎn)化為臨床可用的再礦化策略，可預(yù)見的是聚酸類聚電解質(zhì)穩(wěn)定的無定形磷酸鈣作為可直接利用的終產(chǎn)物相比將再礦化物組分中的鈣，磷來源以及仿生類似物分別作為添加劑的方法更加行之有效。本研究階段檢驗(yàn)了氨基功能修飾化的介孔硅納米顆粒作為無定形磷

2、酸鈣納米前體的轉(zhuǎn)運(yùn)工具的使用效能，選擇性區(qū)域電子衍射法證明了被吸附進(jìn)入到介孔硅納米顆粒微小間隔中的無定形磷酸鈣納米前體仍保持無定形非晶特性，利用分光光度法測定來源于無定形磷酸鈣前體中的鈣與磷酸根離子的累積釋放濃度，介孔硅顆粒在酸性，中性以及堿性條件下釋放無定形磷酸鈣前體的動力學(xué)機(jī)制得到初步探討，通過選擇重組裝的Ⅰ型膠原纖維作為礦化模板，介孔硅納米顆粒作為無定形磷酸鈣的納米緩釋工具其纖維內(nèi)再礦化Ⅰ型膠原纖維的能力得到進(jìn)一步的檢驗(yàn)。

3、　　2.材料與方法：
　?。?）溶膠法預(yù)先合成介孔硅納米顆粒，正硅酸乙酯（tetraethyl orthosilicate,TEOS）作為硅的來源，氨水作為堿性催化劑，陽離子表面活性劑（cetyltrimethyl ammonium bromide,CTAB）作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，水作為溶劑，在Stber方法的基礎(chǔ)上通過精確控制TEOS:NH4OH:CTAB:H2O四者的摩爾比例1:9.14:0.128:3969達(dá)到控制顆粒大小的目的，

4、等到硅酸水解脫水縮合形成二氧化硅框架后表面活性劑通過高溫煅燒的方法以去除暴露其中的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)。去除模板劑之后的介孔硅納米顆粒通過透射電鏡(Transimission Electron Microscopy，TEM)，熱重分析法(Thermogravimetric Analysis，TGA),X射線衍射法(Powder X-Ray Diffraction，XRD)，X射線光電子能譜分析法(X-ray Photoelectron Spectr

5、oscopy，XPS)，衰減全反射傅里葉變換紅外光譜分析法(Attenuated Total Reflection–Fourier Transform Infrared Spectroscopy，ATR-FTIR),zeta電位以及29硅固態(tài)核磁共振波譜技術(shù)（Solid-state Nuclear Magnetic Resonance,SSNMR)等理化手段對其進(jìn)行表征。由于聚酸類聚電解質(zhì)穩(wěn)定的無定形磷酸鈣與介孔硅納米顆粒表面同帶負(fù)電荷

6、，去除模板劑的介孔硅納米顆粒經(jīng)過后期接枝氨基功能基團(tuán)變?yōu)楸砻鎺д姾傻陌被δ苄揎椈慕榭坠枰岳谖讲Υ鏌o定形磷酸鈣。氨基功能修飾化的介孔硅納米顆粒通過透射電鏡（TEM），掃描透射電鏡結(jié)合X射線能譜元素分布（分析）（Scanning Electron Transmission equipped with Dispersive Energy Dispersive X-ray Analysis,STEM-EDX)，原子力顯微鏡(Atom

7、ic force microscopy),熱重分析法（TGA），衰減全反射傅里葉變換紅外光譜分析法（ATR-FTIR），29硅固態(tài)核磁共振波譜技術(shù)（29Si CP-MAS NMR），X射線光電子能譜分析法（XPS），以及氮?dú)馕矫摳綄?shí)驗(yàn)（N2 sorption/desorption）等理化方法進(jìn)行表征。
　?。?）聚丙烯酸穩(wěn)定的無定形磷酸鈣通過PILP方法在過飽和電解質(zhì)溶液中預(yù)先合成。液體樣的無定形磷酸鈣滲透吸附到氨基功能修飾化的

8、介孔硅內(nèi)孔結(jié)構(gòu)中或者是錨定在顆粒的外表面，負(fù)載有無定形磷酸鈣的的氨基功能修飾化的介孔硅納米顆粒在TEM,STEM-EDX, AFM等理化手段下進(jìn)行表征。通過選擇性區(qū)域電子衍射法（Selected area electron diffraction,SAED），無定形磷酸鈣的非晶特性得到檢驗(yàn)。
　?。?）每毫克去除模板劑的介孔硅顆粒與氨基功能修飾化后的介孔硅顆粒中的鈣，磷以及硅的元素含量通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(Inducti

9、ve Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy,ICP-AES)進(jìn)行定量分析。通過TEM，無定形磷酸鈣在酸性，中性，堿性條件下從氨基功能修飾化的介孔硅顆粒中釋放之后的形貌特征得以觀察，酸性以及中性條件下的無定形磷酸鈣的累積釋放濃度通過分光光度法進(jìn)行確定。
　?。?）利用2-D膠原礦化模型，負(fù)載有無定形磷酸鈣前體的氨基功能修飾化介孔硅納米顆粒再礦化Ⅰ型膠原纖維的能力得到檢驗(yàn)。含碳透射電鏡

10、鎳網(wǎng)上的牛皮來源的Ⅰ型膠原溶液在氨氣的中和下自主裝成膠原纖維，膠原纖維在1-乙基-3(3-二甲丙氨基)碳化亞胺(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide,EDC)的交聯(lián)作用下分子結(jié)構(gòu)變得更為穩(wěn)定。在膠原礦化的前期研究中發(fā)現(xiàn)直接利用負(fù)載無定形磷酸鈣前體的氨基功能修飾化介孔硅納米顆粒在酸性pH=2條件下容易粘附到膠原纖維的外表面，影響對膠原纖維微觀結(jié)構(gòu)的觀察，因此間接法中介孔硅納米顆粒先被

11、分散到pH=2的酸性中5天以充分釋放無定形磷酸鈣，混合液在離心后沉淀絕大部分的介孔硅納米顆粒，允許無定形磷酸鈣存留在上清液中，然后含有膠原纖維的透射電鏡鎳網(wǎng)漂浮在含有無定形磷酸鈣的上清液中37℃存放1-4天。
　　3.結(jié)果：
　　溶膠法合成的窄粒徑分布的介孔硅納米顆粒平均直徑約為50nm，具有規(guī)則的六邊形孔狀結(jié)構(gòu)。聚丙烯酸穩(wěn)定的無定形磷酸鈣與氨基功能修飾化的介孔硅納米顆粒zeta電位分別為-33.8eV和17.5eV。29S

12、i固態(tài)核磁共振與X射線光電子能譜分析法證實(shí)氨基成功接枝到介孔硅表面。通過氮?dú)馕?脫附實(shí)驗(yàn)，計(jì)算得到介孔硅具有高的表面積953m2/g,孔容量為0.44cm3/g，平均孔徑為2.1nm。掃描透射電鏡能譜分析以及原子力顯微鏡表明無定形磷酸鈣已經(jīng)成功的吸附到介孔硅的介孔內(nèi)與顆粒的外表面。在透射電鏡下初步觀察了介孔硅顆粒在酸性，中性，堿性條件下釋放無定形磷酸鈣初始成核粒子的行為，在酸性與堿性條件下大量的初始成核粒子得到釋放，相比在堿性條件下以