背景:在哺乳动物的矿化组织中,牙釉质是最坚硬的组织。一旦牙釉质受到损伤,机体无法进行自我修复和再生。传统的修复方法常伴有牙体组织-人工材料粘接界面的微渗漏和继发龋,最终导致修复体的失败。目前在临床中应用的再矿化材料很难再生出釉质样晶体结构,并且再生的无规则矿化晶体不能满足日常的咀嚼运动。仿生诱导牙釉质微结构的再生是目前研究釉质再矿化的热点之一。釉质在体内的生物矿化是由成釉器中的成釉细胞分泌有机基质,通过釉质基质蛋白调控无机晶体的成核生长,即“有机基质调控理论”,但在仿生矿化模板的选择和设计中存在一些问题。模板的设计不能完全模拟天然釉质生长过程中凝胶基质的微环境,特别是模板的理化特性和空间结构方面缺乏设计依据。目的:根据牙齿组织有机基质生物矿化过程中,有机模板控制和诱导磷灰石晶体成核生长,对天然成釉器的理化性质和空间结构进行分析,如形态结构、无机矿物离子类型和存在形式等,为釉质矿化模板的设计提供科学的理论依据,从而构建人工成釉器体外诱导釉质的再生。方法:将6个月大的猪牙胚脱细胞处理后分离其成釉器进行临界点干燥,扫描电镜(SEM)观察其形态结构、纤维大小、孔隙分布特征以及孔径的大小。硝酸溶解成釉器,用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)分析其元素的种类和含量。利用X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析成釉器中无机矿物离子的存在形式。设计改性的富亮氨酸釉原蛋白(m LRAP)和非釉原蛋白的仿生类似物(NAA)仿生成釉器中釉原蛋白和非釉原蛋白的功能,分子动力学模拟计算m LRAP和NAA的相互作用及作用形式。将m LRAP/NAA交联在酸蚀的牙釉质表面,仿生模拟成釉器的细胞外基质,根据天然成釉质器中矿物离子的浓度和含量来设定矿化体系中的矿物离子,构建人工成釉器诱导釉质结构的再生。SEM观察再生的釉质,XRD和FTIR检测再生晶体的性质,显微硬度仪测试再生晶体的硬度。并利用CCK-8对仿生构建的人工成釉器进行生物相容性检测。结果:扫描电镜(SEM)显示天然的成釉器呈均匀分布的纤维网状结构,网状结构之间呈片状、块状结构,孔径大小约为10-20μm。ICP-AES结果表明,成釉器中含有钠、钙、镁、磷、锌、硅等与矿化相关的元素。成釉器越接近于牙形成部位,其钙、镁、磷的含量明显增加。XRD和FTIR表明远离矿化的位置的基质中未检测到明显的晶体,但在靠近矿化的区域有羟基磷灰石晶体生成。3mg/ml的m LRAP/NAA构建的人工成釉器和天然成釉器的孔径和形态接近。分子动力学的结果表示设计的m LRAP和NAA相互作用的位置位于我们设计添加的片段。构建的人工成釉器具有良好的生物相容性,在脱矿的釉质表面再生出了釉质样的晶体,与天然釉质连接紧密,硬度接近天然釉质。结论:通过对天然成釉器理化性质和空间结构的分析,采用m LRAP/NAA构建的人工成釉器在体外成功诱导了釉质的再生,是治疗釉质缺损的一种可行的方法,具有良好的应用前景。