牙菌斑

仿生矿化研究举例
重组的猪釉原蛋白纳米微球超分子结构可 以自组装成双折射的带状结构，这种自组装的 釉原蛋白在钙磷过饱和液中可以诱导HA的成核、
生长，HA晶体紧密接触，HA晶体c轴与釉原蛋
白带状结构平行。
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并与有机基质结合，形成机体矿化组织。
生物矿化的种类
生理性矿化：牙和骨骼的正常矿化
病理性矿化：牙结石，胆结石，肾结石， 结核病灶的钙化
生物矿化组织的组成结构
生物矿化组织的组成 不纯的羟基磷灰石 羟基磷灰石晶体的结构 六棱柱晶胞：c主轴，a轴，OH- 位
于中央，Ca2+、PO43-离子构成三角
形
生物矿化的过程
4. 磷酸钙微晶与磷蛋白结合
5. 形成羟基磷灰石晶体
氟与生物矿化
氟对生物矿化的影响
1. 增加晶体结构的稳定性 降低牙釉质的溶解性
改善牙的形态
2. 影响发育期釉质晶体的形成 影响釉质基质蛋白的合成和分泌 阻碍釉原蛋白的移除
干扰晶体的矿化
再矿化与仿生矿化
再矿化与生物矿化的区别 仿生矿化的概念
ameloblasts
secrete
secrete enamel proteins
proteinases
the growth of the length of crystallites terminate
organic matrix degration
牙本质的生物矿化
牙本质矿化步骤 1. 成牙本质细胞分泌胶原蛋白 2. 分泌磷蛋白于胶原蛋白层上 3. 部分磷蛋白与胶原蛋白结合
碱性条件：Ca/P比例高的难溶相
10 CaHPO4 + 8 OHCa10 (PO4)6 (OH)2 + 4 HPO42- + 6H2O
菌斑pH与龋病
pH
pH
磷灰石溶解
磷灰石溶解
菌斑pH与牙结石 正常 稳定
磷酸钙晶体沉积
pH
羟基磷灰石、白钙磷石、磷酸八钙、二水磷酸钙
第四节 牙体硬组织的生物矿化
生物矿化的概念 无机离子在生物因子调控下产生难溶性盐，
釉质的生物矿化
釉质矿化步骤 1. 成釉细胞开始分泌釉原蛋白和非釉原蛋白 2. 羟基磷灰石晶体沉积于蛋白之间
3. 上述过程发生于釉牙本质界处，晶体长轴 与釉牙本质界垂直 4. 成釉细胞后退，留出空隙 5. 釉质晶体在空隙中成长 6. 釉原蛋白降解，非釉原蛋白部分保留
A: ameloblast Pd: predentin O: odontoblast
பைடு நூலகம்
仿生矿化组织的优点
高强度、好的断裂韧性、优异的减震性 能、良好的生物相容性等
仿生矿化的过程
1. 有机质的预组织：有机质在矿物质沉积前构 造一个有组织的微反应环境 2. 界面分子识别：无机物在溶液中通过静电作 用、螯合作用、氢键、范德华力等在无机-有机 界面处成核。 3. 生长调制：无机矿物相生长过程中，晶体的 形态、大小、取向、结构等受有机质的调控， 得到具有独特结构和形态的亚单元。 4. 外延生长：在细胞参与下，亚单元组装成具 有多级结构的生物成因矿物。
牙菌斑内的矿物质转换
菌斑-唾液间的矿物质转换
钙、磷、氟等按浓度梯度以离子形式
在菌斑和唾液之间扩散
菌斑-牙面间的矿物质转换
菌斑矿物质存在形式：磷酸盐（多数） ，离子，与蛋白结合
2014年9月
酸性条件：Ca/P比例低的易溶相
Ca10 (PO4)6 (OH)2 + 8 H+ 6 CaHPO4 + 2 H2O + 4 Ca2+
成核：晶核的形成（均相成核、异相成核） 晶核的成长：运送过程和表面过程 集聚：依靠电荷作用或多聚电解质的“黏合”
固相转换：磷酸钙或磷酸八钙
羟基磷灰石
生物矿化的调控机制
基质效应： 蛋白质（釉原蛋白、牙本质涎蛋白） 胶原（牙本质I型胶原） 糖类（硫酸粘多糖） 酶（碱性磷酸酶、丝蛋白酶）
有机基质作用：控制矿物形核；调控空间组织； 修饰机械性能；辅助矿物稳定 细胞效应：合成分泌基质；转运钙离子；浓缩 钙磷离子 基因调控