近年来的研究表明骨骼和牙齿是无定形磷酸钙(amorphous calcium phosphate, ACP)在生物大分子生调控下经历一系列相变而生成的生物体典型矿化组织。无定形相矿物作为生物矿物的前驱体,可凭借其各向同性和可塑性而在骨骼和牙齿的矿化过程中进入胶原纤维网架,形成具有优良机械性能的有机-无机复合体。但是,无定形磷酸钙的表面能非常低,如果不是被稳定剂稳定或者储存条件干燥,它很容易相变为热力学更稳定的羟基磷灰石而失去其各向同性和可塑性,无法进入胶原纤维内部微空间。目前也鲜有关于稳定剂浓度对于无定形磷酸钙相变时间以及矿化效果的研究。另外,许多学者尝试从仿生矿化的角度来修复脱矿牙本质,以其恢复其天然的微观结构和足够的力学性能。目前主流的研究采用两种非胶原蛋白类似物,用含有钙磷离子源的溶液已经可以在脱矿的牙本质胶原纤维网架上形成纤维内和纤维外矿物。然而,再矿化的时间在4个月左右,因此其临床应用前景不佳。因此,尝试用无定形磷酸钙再矿化脱矿牙本质将为解决这一问题提供新的思路。目的：本实验分为三个部分,首先用不同浓度的聚丙烯酸(polyacrylic acid, PAA)作为稳定剂,合成纳米尺寸无定形磷酸钙颗粒,探索PAA浓度和ACP颗粒相变时间以及粒径的关系；再将上述合成颗粒用于修复脱矿牙本质,揭示相变时间和粒径不同的ACP对再矿化牙本质效果的影响,追踪矿化良好样本的矿化过程；最后用透射电镜观察牙本质再矿化层的结构,用纳米压痕检测牙本质再矿化层的力学性能,探讨再矿化层牙本质结构和力学性能的关系。方法：1.经过本组前期的预实验,选用浓度分别为100μg/ml,500μg/ml以及1000μg/ml的PAA作为调控剂来合成ACP。然后,用傅里叶红外分别追踪其相变过程,用SEM表征相变后的ACP颗粒的形貌,得出PAA浓度对合成的ACP相交时间和粒径大小的影响。2.选取三个月内拔除的无龋人类第三磨牙,用慢速切割机在水冷却作用下垂直于牙长轴切取厚度为1mm的牙本质片,共计30个样本。用浓度为35%的磷酸酸蚀,大量二蒸水冲洗,得到脱矿牙本质模型。将上述牙片分为三组(N=10),置于不同PAA浓度下合称的纳米尺寸ACP溶液中再矿化,置于37.5℃恒温箱中培养,按红外所得相变时间取出样本,筛选能修复脱矿牙本质的ACP颗粒。并取另外10个样本重复矿化效果最佳组的实验,分别于第1,3,5,7天,每次取出2个样本,按照表征所需制样,用SEM和TEM追踪矿化过程。3.在矿化第15天,取出最后2个样本,其中一个用环氧树脂包埋,用超薄切片机切取厚度约为80nm的切片,做TEM表征,观察牙本质再矿化层的结构。另外一个取出后保持再矿化表面湿润,用纳米压痕检测仪检测牙本质再矿化层的力学性能。结果：1.PAA的浓度和ACP颗粒的粒径大小成反比,和相变时间成正比,SEM表征可见500μg/ml的PAA可以调控合成15nm左右的ACP颗粒,且相变时间约为15天。2.500μg/ml的PAA调控合成ACP颗粒可以有效修复脱矿牙本质,第15天所取样本可见再矿化层的矿物密度与天然牙本质近似,高分辨透射可见纤维内矿物和纤维外矿物均有形成。而高浓度PAA调控合成的ACP颗粒15天后未见明显矿化,低浓度PAA调控合成的ACP颗粒可见仅脱矿层表面有一层矿物质。3.通过对矿化效果良好的样本进行追踪,按照1,3,5,7天取样,可见再矿化是由脱矿层基底逐渐向外层生长的过程,纤维内矿物和纤维外矿物均可见,且ACP在这一过程中逐渐相变为HAP。4.再矿化15天样本的TEM表征可见,再矿化层同时有纤维内矿物和纤维外矿物形成,这是成功修复脱矿牙本质,恢复天然牙本质等级结构的有力而直接的证明。辅助的纳米压痕测试可见再矿化牙本质的硬度和弹性模量与天然牙本质相当。结论：PAA的浓度可以影响ACP颗粒的粒径和相变时间,通过调整PAA的浓度可以配置能既能利用ACP流动性渗透进入胶原纤维内部,又能在合适时间内相变为HAP的矿化液,从而达到修复脱矿牙本质的目的。脱矿牙本质的再矿化是一个由脱矿层基底逐渐向外,由纤维内逐渐向纤维外生长的过程。矿化完成后,纤维内矿物形成,机械性能得到完美恢复。