專利名稱：一種治療齲齒的組合物及用該組合物制備氟磷灰石的方法
技術領域：
本發明屬于牙科修復用的生物材料領域，具體涉及一種用于齲壞牙釉質缺損修復 的醫用材料。
背景技術：
齲病(齲齒)是一種由口腔中多種因素復合作用所導致的牙齒硬組織進行性病 損，是口腔主要的常見病，其特點是發病率高，分布廣。世界衛生組織已將其與癌腫和心血 管疾病并列為人類三大重點防治疾病。據全國口腔流行病學調查資料報告，我國居民齲病 患病率為50%，乳牙患齲率80%。據調查統計，我國的齲齒總數高達20億顆以上，而這些 齲齒中的90%以上都沒有接受治療。美國近期調查資料估計，將近80%的兒童和90%的 成人都曾受到齲病的困擾。隨著經濟發展，生活條件的不斷改善，現代人的飲食結構亦發生 了很大改變，攝入食物精細粘軟且含糖量過高，致使齲病容易發生。齲病已成為流行性最廣 的細菌感染性疾病，嚴重威脅著人們的口腔健康。牙體組織缺損影響口腔的咀嚼，語言等功 能，發生于前牙時還嚴重影響美觀。口腔內微生物(如變形鏈球菌)在牙釉質表面形成牙菌斑，通過產酸、對牙釉質反 復酸蝕、脫礦等過程，導致牙釉質破壞，進而破壞牙本質。臨床上常根據齲壞程度分為淺、 中、深齲三個階段。淺齲，齲壞僅局限于釉質，無明顯齲洞。中齲齲壞已達牙本質淺層，有 明顯齲洞。深齲齲壞已達牙本質深層，表現為大而深的齲洞，或入口小而深層有較為廣泛 的破壞。齲病會造成牙釉質/本質不可逆的破壞，導致牙體功能喪失，也會引起牙髓及根尖 周組織疾病。齲病治療的目的在于終止病變過程，阻止其繼續發展并恢復牙齒的固有形態 和功能。對于已發生的齲壞，目前臨床醫師仍然還使用創傷性的磨除齲壞的牙體組織(包 括釉質或和本質)，并用口腔修復材料(如樹脂，金屬或陶瓷材料)充填修復(見下圖)，這 些方法不能恢復牙組織的原始結構，且存在可能發生繼發齲壞及損害牙體生物力學性能的 潛在問題。在牙釉質層面阻斷齲病的發生以及在牙釉質齲壞的早期給予非創傷性的治療， 可以阻止齲病發展而導致的更大破壞。由于牙齒結構特殊，雖有再礦化能力，但對實質性缺 損無自身修復能力。因此，對已形成實質性缺損的牙齒，充填術是目前應用最廣泛且成效較 好的方法，根據牙齒缺損的范圍/體積采用充填術、嵌體或人造冠修復治療，可以恢復牙體 的形態和功能。對已發生的齲壞，即使是很微小的齲壞，目前臨床醫師仍然使用創傷性的磨 除齲壞的牙體組織(包括釉質或和本質)，制備合適形狀的窩洞，用生物惰性的口腔修復材 料如樹脂，或用牙科金屬如銀汞合金或陶瓷材料充填修復。這種修復手段短期尚可起到恢 復牙體組織外形和功能的良好效果，但是由于材料的收縮，老化，遠期常有繼發齲發生，或 者充填體斷裂脫落。然而，對早期尚不宜備洞的釉質齲，或一些無法取得抗力或固位的齲 損，不宜用上述材料進行充填。Heneh等人首先在牙齒中發現了氟磷灰石的存在。氟磷灰石與羥基磷灰石具有相 同的晶體結構，只是F_取代了 0H位置。已知氟的電負性為4，是電負性最大的化學元素，因 此，氟磷灰石中F—與Ca的鍵合強度遠大于羥基磷灰石中0H—與Ca的鍵合強度，這是氟磷灰石穩定的主要原因之一。由于組成上變化，使相應材料的性能也有所改變，國內外生物材料 科學家對此非常重視，并開展了較為深入的研究，由于F比0H基團小，使得氟磷灰石比羥基 磷灰石晶體結構更加緊密，因此相應的氟磷灰石晶格常數要比羥基磷灰石小。由于結構較 緊密，使氟磷灰石的溶解性較小。這一特性在臨床應用中是十分有意義的，氟磷灰石可作為 骨和牙齒替代材料。把氟磷灰石用作非降解性的承重荷結構硬組織替代材料，特別是當氟 磷灰石陶瓷作為齒科材料使用時，微量氟離子可以刺激骨的生長，又可以抵抗體液、口液對 材料的侵蝕，從而縮短骨愈合的時間，顯示出氟磷灰石生物材料的優越性。
發明內容
本發明的目的在于提供一種齲壞牙釉質缺損修復材料，可以在位生成(齲壞釉質 缺損處)，從而修復齲壞釉質缺損，特別是大缺損(深齲)的修復。本發明提供了一種修復缺損牙釉質的組合物，為磷酸四鈣、氟化銨和磷酸水溶液 混合，其中1、磷酸四鈣和磷酸的摩爾配比為5 2。2、磷酸四鈣和氟化銨摩爾比的比例為1 1。3、磷酸溶液的百分比濃度為40 70%。本發明還提供一種氟磷灰石的制備方法，其特征在于，將磷酸四鈣和氟化銨混合， 然后加入磷酸水溶液，通過調和形成水泥漿體，然后在35 38°C，100%濕度條件下固化， 最終生成氟磷灰石。本發明氟磷灰石的另一制備方法，其特征在于，用磷酸四鈣和磷酸水溶液，通過水 化反應形成固化體，將該固化體磨成粉末，將該粉末和氟化銨、水調和成水泥狀物質，然后 在35 38°C，100%濕度條件下固化，最終生成氟磷灰石。磷酸四鈣和氟化銨摩爾比的比例為1 1，每毫升磷酸水溶液中加入1 4克磷酸 四鈣。氟磷灰石水化反應的方程式磷酸四鈣+磷酸+氟化銨——氟磷灰石5Ca4 (P04) 20+2H3P04+4NH4F-----2Ca10 (P04) 6F2本發明用磷酸四鈣(Ca4(P04)20)，磷酸(H3P04)水溶液和氟化銨形成的水泥狀物質 填充到深齲的牙齒表面和小洞，在人體生理環境條件下固化1 3天后，生成氟磷灰石，從 而修復深齲。本發明齲壞牙釉質缺損修復材料的固化體與原釉質形成緊密的結合，即生成的氟 磷灰石和牙釉質缺損表面形成緊密的結合。本發明的優點是由于制備的氟磷灰石與牙釉質具有類似的化學組成成分，因此，修復材料能夠和 天然牙釉質形成直接的結合。材料的粉末和水混合形成水泥狀物質，通過材料的水化反應， 最終生成氟磷灰石，水泥狀的材料有一定的粘性，還可以和牙釉質表面發生一些化學反應， 這樣就可在牙釉質缺損表面直接合成結構可控的氟磷灰石，填充和修復深齲。另外，本發明 制備的氟磷灰石具有化學計量的磷灰石結構，在人生理體液條件下具有很高的化學穩定性 (溶解性很低)，而在酸性條件下(細菌存在的時候)緩慢釋放氟離子，因而具有防齲的效能。通過對氟磷灰石在牙釉質缺損處(牙缺損洞)的可控合成，可望實現氟磷灰石在人牙 釉質表面的直接再生，這將是一種全新的牙釉質修復方案，將對口腔保健及再生醫學治療 具有革命性意義。
圖1為合成氟磷灰石的XRD圖；圖2為合成氟磷灰石的IR圖譜；圖3為合成氟磷灰石的EDS圖；圖4為合成氟磷灰石的SEM照片；圖5氟磷灰石修復牙深齲的照片，其中(a)為未修復前的照片；(b)為填充有修復 材料的照片；圖6為合成的氟磷灰石修復齲壞牙釉質缺損的SEM照片，箭頭為氟磷灰石和牙釉 質的界面。
具體實施例方式下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步描述。實例1將1. 33克磷酸四鈣和0. 16克氟化銨均勻混合，再在混合物中加入0. 196克磷酸 和4mL水，用鑰匙在調和盤中均勻混合，調和成水泥漿體，將其放在37°C，100%濕度環境中 3天，得到的材料用XRD，IR和EDS表征其化學結構與成分，其結果如圖1-圖3所示。從 XRD圖譜可以看出制備的產物在2 e =26°，2 9 =32° ,2 6 =34°，2 9 =40°，2 9 = 47°，2 0 = 50°附近都有其特征峰。結果表明合成的產物為氟磷灰石。從IR圖譜可以 看出在1070cm"1和950CHT1處為P0,的吸收峰。在1432和1750. 8cm_1處的兩個吸收峰以 及從ZSOOcnT1到3472CHT1之間的吸收峰均為水的羥基吸收峰。磷灰石的P_0_H鍵的振動峰 在877. 了側^處出現。EDS圖譜顯示合成的產物包括鈣、磷和氟元素，定量原子摩爾比計算 結果為鈣磷原子摩爾比為1.67，鈣氟原子摩爾比2，這也說明生成的產物為氟磷灰石。實例2將2. 66克磷酸四鈣和0. 16克氟化銨均勻混合，再在混合物中加入0. 196克磷酸 和4mL水，用鑰匙在調和盤中均勻混合，調和成水泥漿體，將其填入齲壞牙釉質缺損處，將 牙放在37°C，100%濕度環境中3天，得到實驗樣品。用SEM表征材料表面的微觀結構，如圖 4所示。從該SEM照片可見，氟磷灰石和牙釉質形成了緊密的結合，界面上無明顯的縫隙，這 也可以表明修復材料氟磷灰石和牙釉質具有相似的成分，使它們很容易結合在一起。合成 的氟磷灰石為針棒狀晶體，緊密地結合在一起。將材料連同牙從材料中心剖開，觀察材料與 牙釉質缺損表面結合的界面情況，如圖6所示。實例3將13. 3克磷酸四鈣和1. 6克氟化銨均勻混合，再在混合物中加入1. 96克磷酸和 6mL水，用鑰匙在調和盤中均勻混合，用鑰匙調和成水泥漿體，將其填入齲壞牙釉質缺損處， 將牙放在35 38°C，100%濕度環境中3天，得到氟磷灰石。實例 4
將2. 66克磷酸四鈣和0. 196克磷酸和4mL水均勻混合，用鑰匙調和成水泥漿體， 將其放在37°C，100%濕度環境中3天，得到固化體，將其磨成粉末，加入0. 16克氟化銨均勻 混合，再加入4mL水均勻混合。用鑰匙調和成水泥漿體，將其放在35 38°C，100%濕度環 境中3天，得到氟磷灰石。實例5將1. 33克磷酸四鈣和0. 098克磷酸和2mL水均勻混合，用鑰匙調和成水泥漿體， 將其放在37°C，100%濕度環境中3天，得到固化體，將其磨成粉末，加入0. 08克氟化銨均勻 混合，再加入2mL水均勻混合。用鑰匙調和成水泥漿體，將其填入齲壞牙釉質缺損處，將牙 放在35 38°C，100%濕度環境中3天，得到氟磷灰石。本發明實施例的目的在于幫助進一步理解本發明，但是本領域的技術人員可以理 解在不脫離本發明及所附的權利要求的精神和范圍內，各種替換和修改都是可能的。因 此，本發明不應局限于實施例所公開的內容，本發明要求保護的范圍以權利要求書界定的 范圍為準。
權利要求
一種治療齲齒的組合物，其特征在于，為磷酸四鈣、氟化銨和磷酸水溶液的混合。
2.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，磷酸四鈣和磷酸的摩爾配比為5 2。
3.如權利要求2所述的組合物，其特征在于，磷酸四鈣和氟化銨的用量是等摩爾配比。
4.如權利要求3所述的組合物，其特征在于，磷酸溶液的百分比濃度為40 70%。
5.一種氟磷灰石的制備方法，其特征在于，將磷酸四鈣和氟化銨混合，然后加入磷酸水 溶液，其中，磷酸四鈣和磷酸的摩爾配比為5 2，磷酸四鈣和氟化銨的用量是等摩爾配比， 通過調和形成水泥漿體后，在35 38°C，100%濕度環境下，固化1-3天。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，磷酸溶液的百分比濃度為40 70%。
7.一種氟磷灰石的制備方法，其特征在于，用磷酸四鈣和磷酸水溶液，通過水化反應形 成固化體，隨后將該固化體磨成粉末，將上述粉末和氟化銨、水調和成水泥狀物質，在35 38°C，100%濕度環境下，固化1-3天。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，磷酸水溶液的濃度是40 70%，每毫升磷 酸水溶液中加入1 4克磷酸四鈣，調和后的水泥狀物質在35 38°C，100%濕度條件下固 化1 3天。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，磷酸四鈣和氟化銨摩爾比為1 1。
10.如權利要求1所述組合物在齲壞牙釉質缺損修復醫用材料中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種治療齲齒的組合物，屬于牙科修復用的生物材料領域。本發明將磷酸四鈣、氟化銨和磷酸水溶液調和形成水泥狀物質，將水泥狀物質填充到深齲的牙齒表面和小洞，在人體生理環境條件下固化1～3天后，生成氟磷灰石，從而修復齲壞釉質缺損，特別是釉質大缺損(深齲)的修復。由于合成的氟磷灰石與牙釉質具有類似的化學組成成分，因此，修復材料能夠和天然牙釉質形成直接的結合。合成的氟磷灰石具有化學計量的磷灰石結構，在人生理體液條件下具有很高的化學穩定性(溶解性很低)，而在酸性條件下(細菌存在的時候)緩慢釋放氟離子，因而材料不僅可修復深齲，而且還具有防齲的效能。
文檔編號A61K6/033GK101856310SQ20101021391
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月30日 優先權日2010年6月30日
發明者劉曉晨, 張翼飛, 王成潔, 魏世成, 魏杰 申請人:北京大學