专利名称：一种治疗龋齿的组合物及用该组合物制备氟磷灰石的方法
技术领域：
本发明属于牙科修复用的生物材料领域，具体涉及一种用于龋坏牙釉质缺损修复 的医用材料。
背景技术：
龋病(龋齿)是一种由口腔中多种因素复合作用所导致的牙齿硬组织进行性病 损，是口腔主要的常见病，其特点是发病率高，分布广。世界卫生组织已将其与癌肿和心血 管疾病并列为人类三大重点防治疾病。据全国口腔流行病学调查资料报告，我国居民龋病 患病率为50%，乳牙患龋率80%。据调查统计，我国的龋齿总数高达20亿颗以上，而这些 龋齿中的90%以上都没有接受治疗。美国近期调查资料估计，将近80%的儿童和90%的 成人都曾受到龋病的困扰。随着经济发展，生活条件的不断改善，现代人的饮食结构亦发生 了很大改变，摄入食物精细粘软且含糖量过高，致使龋病容易发生。龋病已成为流行性最广 的细菌感染性疾病，严重威胁着人们的口腔健康。牙体组织缺损影响口腔的咀嚼，语言等功 能，发生于前牙时还严重影响美观。口腔内微生物(如变形链球菌)在牙釉质表面形成牙菌斑，通过产酸、对牙釉质反 复酸蚀、脱矿等过程，导致牙釉质破坏，进而破坏牙本质。临床上常根据龋坏程度分为浅、 中、深龋三个阶段。浅龋，龋坏仅局限于釉质，无明显龋洞。中龋龋坏已达牙本质浅层，有 明显龋洞。深龋龋坏已达牙本质深层，表现为大而深的龋洞，或入口小而深层有较为广泛 的破坏。龋病会造成牙釉质/本质不可逆的破坏，导致牙体功能丧失，也会引起牙髓及根尖 周组织疾病。龋病治疗的目的在于终止病变过程，阻止其继续发展并恢复牙齿的固有形态 和功能。对于已发生的龋坏，目前临床医师仍然还使用创伤性的磨除龋坏的牙体组织(包 括釉质或和本质)，并用口腔修复材料(如树脂，金属或陶瓷材料)充填修复(见下图)，这 些方法不能恢复牙组织的原始结构，且存在可能发生继发龋坏及损害牙体生物力学性能的 潜在问题。在牙釉质层面阻断龋病的发生以及在牙釉质龋坏的早期给予非创伤性的治疗， 可以阻止龋病发展而导致的更大破坏。由于牙齿结构特殊，虽有再矿化能力，但对实质性缺 损无自身修复能力。因此，对已形成实质性缺损的牙齿，充填术是目前应用最广泛且成效较 好的方法，根据牙齿缺损的范围/体积采用充填术、嵌体或人造冠修复治疗，可以恢复牙体 的形态和功能。对已发生的龋坏，即使是很微小的龋坏，目前临床医师仍然使用创伤性的磨 除龋坏的牙体组织(包括釉质或和本质)，制备合适形状的窝洞，用生物惰性的口腔修复材 料如树脂，或用牙科金属如银汞合金或陶瓷材料充填修复。这种修复手段短期尚可起到恢 复牙体组织外形和功能的良好效果，但是由于材料的收缩，老化，远期常有继发龋发生，或 者充填体断裂脱落。然而，对早期尚不宜备洞的釉质龋，或一些无法取得抗力或固位的龋 损，不宜用上述材料进行充填。Heneh等人首先在牙齿中发现了氟磷灰石的存在。氟磷灰石与羟基磷灰石具有相 同的晶体结构，只是F_取代了 0H位置。已知氟的电负性为4，是电负性最大的化学元素，因 此，氟磷灰石中F—与Ca的键合强度远大于羟基磷灰石中0H—与Ca的键合强度，这是氟磷灰石稳定的主要原因之一。由于组成上变化，使相应材料的性能也有所改变，国内外生物材料 科学家对此非常重视，并开展了较为深入的研究，由于F比0H基团小，使得氟磷灰石比羟基 磷灰石晶体结构更加紧密，因此相应的氟磷灰石晶格常数要比羟基磷灰石小。由于结构较 紧密，使氟磷灰石的溶解性较小。这一特性在临床应用中是十分有意义的，氟磷灰石可作为 骨和牙齿替代材料。把氟磷灰石用作非降解性的承重荷结构硬组织替代材料，特别是当氟 磷灰石陶瓷作为齿科材料使用时，微量氟离子可以刺激骨的生长，又可以抵抗体液、口液对 材料的侵蚀，从而缩短骨愈合的时间，显示出氟磷灰石生物材料的优越性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种龋坏牙釉质缺损修复材料，可以在位生成(龋坏釉质 缺损处)，从而修复龋坏釉质缺损，特别是大缺损(深龋)的修复。本发明提供了一种修复缺损牙釉质的组合物，为磷酸四钙、氟化铵和磷酸水溶液 混合，其中1、磷酸四钙和磷酸的摩尔配比为5 2。2、磷酸四钙和氟化铵摩尔比的比例为1 1。3、磷酸溶液的百分比浓度为40 70%。本发明还提供一种氟磷灰石的制备方法，其特征在于，将磷酸四钙和氟化铵混合， 然后加入磷酸水溶液，通过调和形成水泥浆体，然后在35 38°C，100%湿度条件下固化， 最终生成氟磷灰石。本发明氟磷灰石的另一制备方法，其特征在于，用磷酸四钙和磷酸水溶液，通过水 化反应形成固化体，将该固化体磨成粉末，将该粉末和氟化铵、水调和成水泥状物质，然后 在35 38°C，100%湿度条件下固化，最终生成氟磷灰石。磷酸四钙和氟化铵摩尔比的比例为1 1，每毫升磷酸水溶液中加入1 4克磷酸 四钙。氟磷灰石水化反应的方程式磷酸四钙+磷酸+氟化铵——氟磷灰石5Ca4 (P04) 20+2H3P04+4NH4F-----2Ca10 (P04) 6F2本发明用磷酸四钙(Ca4(P04)20)，磷酸(H3P04)水溶液和氟化铵形成的水泥状物质 填充到深龋的牙齿表面和小洞，在人体生理环境条件下固化1 3天后，生成氟磷灰石，从 而修复深龋。本发明龋坏牙釉质缺损修复材料的固化体与原釉质形成紧密的结合，即生成的氟 磷灰石和牙釉质缺损表面形成紧密的结合。本发明的优点是由于制备的氟磷灰石与牙釉质具有类似的化学组成成分，因此，修复材料能够和 天然牙釉质形成直接的结合。材料的粉末和水混合形成水泥状物质，通过材料的水化反应， 最终生成氟磷灰石，水泥状的材料有一定的粘性，还可以和牙釉质表面发生一些化学反应， 这样就可在牙釉质缺损表面直接合成结构可控的氟磷灰石，填充和修复深龋。另外，本发明 制备的氟磷灰石具有化学计量的磷灰石结构，在人生理体液条件下具有很高的化学稳定性 (溶解性很低)，而在酸性条件下(细菌存在的时候)缓慢释放氟离子，因而具有防龋的效能。通过对氟磷灰石在牙釉质缺损处(牙缺损洞)的可控合成，可望实现氟磷灰石在人牙 釉质表面的直接再生，这将是一种全新的牙釉质修复方案，将对口腔保健及再生医学治疗 具有革命性意义。
图1为合成氟磷灰石的XRD图；图2为合成氟磷灰石的IR图谱；图3为合成氟磷灰石的EDS图；图4为合成氟磷灰石的SEM照片；图5氟磷灰石修复牙深龋的照片，其中(a)为未修复前的照片；(b)为填充有修复 材料的照片；图6为合成的氟磷灰石修复龋坏牙釉质缺损的SEM照片，箭头为氟磷灰石和牙釉 质的界面。
具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步描述。实例1将1. 33克磷酸四钙和0. 16克氟化铵均勻混合，再在混合物中加入0. 196克磷酸 和4mL水，用钥匙在调和盘中均勻混合，调和成水泥浆体，将其放在37°C，100%湿度环境中 3天，得到的材料用XRD，IR和EDS表征其化学结构与成分，其结果如图1-图3所示。从 XRD图谱可以看出制备的产物在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。结果表明合成的产物为氟磷灰石。从IR图谱可以 看出在1070cm"1和950CHT1处为P0,的吸收峰。在1432和1750. 8cm_1处的两个吸收峰以 及从ZSOOcnT1到3472CHT1之间的吸收峰均为水的羟基吸收峰。磷灰石的P_0_H键的振动峰 在877. 了側^处出现。EDS图谱显示合成的产物包括钙、磷和氟元素，定量原子摩尔比计算 结果为钙磷原子摩尔比为1.67，钙氟原子摩尔比2，这也说明生成的产物为氟磷灰石。实例2将2. 66克磷酸四钙和0. 16克氟化铵均勻混合，再在混合物中加入0. 196克磷酸 和4mL水，用钥匙在调和盘中均勻混合，调和成水泥浆体，将其填入龋坏牙釉质缺损处，将 牙放在37°C，100%湿度环境中3天，得到实验样品。用SEM表征材料表面的微观结构，如图 4所示。从该SEM照片可见，氟磷灰石和牙釉质形成了紧密的结合，界面上无明显的缝隙，这 也可以表明修复材料氟磷灰石和牙釉质具有相似的成分，使它们很容易结合在一起。合成 的氟磷灰石为针棒状晶体，紧密地结合在一起。将材料连同牙从材料中心剖开，观察材料与 牙釉质缺损表面结合的界面情况，如图6所示。实例3将13. 3克磷酸四钙和1. 6克氟化铵均勻混合，再在混合物中加入1. 96克磷酸和 6mL水，用钥匙在调和盘中均勻混合，用钥匙调和成水泥浆体，将其填入龋坏牙釉质缺损处， 将牙放在35 38°C，100%湿度环境中3天，得到氟磷灰石。实例 4
将2. 66克磷酸四钙和0. 196克磷酸和4mL水均勻混合，用钥匙调和成水泥浆体， 将其放在37°C，100%湿度环境中3天，得到固化体，将其磨成粉末，加入0. 16克氟化铵均勻 混合，再加入4mL水均勻混合。用钥匙调和成水泥浆体，将其放在35 38°C，100%湿度环 境中3天，得到氟磷灰石。实例5将1. 33克磷酸四钙和0. 098克磷酸和2mL水均勻混合，用钥匙调和成水泥浆体， 将其放在37°C，100%湿度环境中3天，得到固化体，将其磨成粉末，加入0. 08克氟化铵均勻 混合，再加入2mL水均勻混合。用钥匙调和成水泥浆体，将其填入龋坏牙釉质缺损处，将牙 放在35 38°C，100%湿度环境中3天，得到氟磷灰石。本发明实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理 解在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因 此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的 范围为准。
权利要求
一种治疗龋齿的组合物，其特征在于，为磷酸四钙、氟化铵和磷酸水溶液的混合。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，磷酸四钙和磷酸的摩尔配比为5 2。
3.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，磷酸四钙和氟化铵的用量是等摩尔配比。
4.如权利要求3所述的组合物，其特征在于，磷酸溶液的百分比浓度为40 70%。
5.一种氟磷灰石的制备方法，其特征在于，将磷酸四钙和氟化铵混合，然后加入磷酸水 溶液，其中，磷酸四钙和磷酸的摩尔配比为5 2，磷酸四钙和氟化铵的用量是等摩尔配比， 通过调和形成水泥浆体后，在35 38°C，100%湿度环境下，固化1-3天。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，磷酸溶液的百分比浓度为40 70%。
7.一种氟磷灰石的制备方法，其特征在于，用磷酸四钙和磷酸水溶液，通过水化反应形 成固化体，随后将该固化体磨成粉末，将上述粉末和氟化铵、水调和成水泥状物质，在35 38°C，100%湿度环境下，固化1-3天。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，磷酸水溶液的浓度是40 70%，每毫升磷 酸水溶液中加入1 4克磷酸四钙，调和后的水泥状物质在35 38°C，100%湿度条件下固 化1 3天。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，磷酸四钙和氟化铵摩尔比为1 1。
10.如权利要求1所述组合物在龋坏牙釉质缺损修复医用材料中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种治疗龋齿的组合物，属于牙科修复用的生物材料领域。本发明将磷酸四钙、氟化铵和磷酸水溶液调和形成水泥状物质，将水泥状物质填充到深龋的牙齿表面和小洞，在人体生理环境条件下固化1～3天后，生成氟磷灰石，从而修复龋坏釉质缺损，特别是釉质大缺损(深龋)的修复。由于合成的氟磷灰石与牙釉质具有类似的化学组成成分，因此，修复材料能够和天然牙釉质形成直接的结合。合成的氟磷灰石具有化学计量的磷灰石结构，在人生理体液条件下具有很高的化学稳定性(溶解性很低)，而在酸性条件下(细菌存在的时候)缓慢释放氟离子，因而材料不仅可修复深龋，而且还具有防龋的效能。
文档编号A61K6/033GK101856310SQ20101021391
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者刘晓晨, 张翼飞, 王成洁, 魏世成, 魏杰 申请人:北京大学