人牙釉质、牙本质和纯羟基磷灰石晶体成分的红外光谱学分析

材料中的研究热点[1]，研究者们试图采用各种办法来人工合成羟基磷灰石来作为新型的骨替代材料[2]，迄今为止，人牙釉质、牙本质的晶体特性、确切的化学组成等一直存在争论。为进一步加深对其认识，为龋病的病理形成过程提供理论依据，我们应用红外光谱（infrared absorption spectroscope，IR）对牙釉质、牙本质和纯HA进行对比研究，初步探讨其晶体特性及其化学组成间的相互关系。

1 材料和方法

1.1 标本收集

选取以正畸拔除的正常年轻恒牙作为研究对象。牙齿拔除后，去除软垢、牙石和软组织，用蒸馏水洗干净，置于100g/L甲醛溶液中固定24小时。蒸馏水冲洗，自然干燥备用。

1.2 样品制备

用牙科手机及金刚砂车针，将牙釉质、牙本质分别制成粉末，纯HA由购买所得。将三个样品各取1mg粉末与300mg溴化钾均匀，压片法制样。

1.3 红外光谱检测

在BIO-RAD 公司产傅立叶变换红外光谱仪上进行，测得波数范围为400-4000cm-1的红外吸收峰，根据一定波数范围的特征性吸收峰，对样品中的CO3、PO4和OH基团进行定性和半定量分析。

2 结果

恒牙牙釉质、牙本质和纯HA的红外光谱图（见图1）显示，所有标本中除具有OH（O-H）吸收峰外，均出现了CO3（C-O）、PO4（P-O）的特征性吸收峰。分析图1可以看出：569，603，1035cm-1处的吸收峰对应为PO4；3436cm-1处的吸收峰对应为OH-1，1500cm-1处吸收峰对应为CO3。比较恒牙牙釉质、牙本质和纯HA红外吸收峰的峰形表明：牙釉质中PO4和CO3的吸收峰分辨度（resolution）较其牙本质高，而纯HA吸收峰的分辨度居中，提示恒牙牙釉质的结晶性高于其自身牙本质和作为对照的纯HA。

3 讨论

长久以来，人牙釉质、牙本质的确切化学成分组成一直存在争议。但通常认为，二者的矿化成分是由HA组成的，本研究IR分析显示，人牙釉质、牙本质和纯HA的基本物象组成相似，不是由单一的成分组成的，而是一种生物的混晶。IR分析显示，三者中均存在CO3基团，其振动频率为1500cm-1。有文献报道提示，CO3主要是以取代PO4的形式存在于HA晶体中，从而形成碳羟磷灰石。结合IR结果可以看出，三者的结晶度存在明显的差异。（结晶度可反应晶体体积的大小，结晶度越大，晶体体积越大。）IR图谱显示，牙釉质峰形锐利，半峰宽较小，而牙本质峰形圆钝，半峰宽较大，HA居中，提示，牙釉质的结晶度明显高于牙本质。比较图1所示的三条曲线，可知结晶度大小依次为牙釉质>HA>牙本质。该结果可能与牙本质低CL，高Mg和CO3的含量有关。

本研究表明，人牙釉质、牙本质和纯HA的晶体学特性存在明显差异。在今后的口腔材料研究中，如果根据其不同晶体特性生产出与之相似，甚或相同的口腔材料，将更能符合人牙体生理功能的需要，具有广泛的应用前景。

参考文献

[1] ISO 10993-5： Biological evaluation of medical devices-Part 5： Tests for in vitro cytotoxicity. 2003

[2] Hashimoto M，De Munck J，Ito S，Sano H，Kaga M.In vitro effect of nanoleakage expression on resin-dentin bond strengths analyzed by microtensile bond test，SEM/EDX and TEM.Biomaterials， 2004； 25：5565-5574