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  牙齒最外層的牙釉質(zhì)在咀嚼、刷牙等長(zhǎng)期機(jī)械作用力下會(huì)發(fā)生磨損、磨耗，而且隨著年齡增長(zhǎng)及口腔衛(wèi)生維護(hù)不佳等會(huì)導(dǎo)致牙齦萎縮，這些情況都會(huì)使牙本質(zhì)暴露。而牙本質(zhì)上大量的牙本質(zhì)小管暴露后，外界刺激（如冷、熱、酸、機(jī)械作用）會(huì)導(dǎo)致牙本質(zhì)小管內(nèi)液體流動(dòng)，刺激牙髓神經(jīng)并使人感到尖銳短暫的疼痛，形成牙本質(zhì)敏感。據(jù)統(tǒng)計(jì)，超過(guò)40%的成年人患有不同程度的牙本質(zhì)敏感。而封閉暴露的牙本質(zhì)小管是治療牙本質(zhì)敏感的有效方法。針對(duì)這一病癥特點(diǎn)，一系列商用產(chǎn)品例如極固寧脫敏劑(Green Or^@)、Gluma 脫敏劑^@、勁潤(rùn)牙本質(zhì)保護(hù)膜^@等已經(jīng)應(yīng)用到臨床治療中。但這些產(chǎn)品只能覆蓋牙本質(zhì)表面，根據(jù)患者反映療效只能維持?jǐn)?shù)月，無(wú)法長(zhǎng)期脫敏。同時(shí)，目前脫敏劑經(jīng)常忽視的一個(gè)問(wèn)題是由于現(xiàn)有產(chǎn)品不能抵抗深入牙本質(zhì)小管內(nèi)部的細(xì)菌粘附，容易誘發(fā)牙髓炎。

  針對(duì)以上問(wèn)題，陜西師范大學(xué)楊鵬教授團(tuán)隊(duì)和天津醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院張旭教授團(tuán)隊(duì)提出了利用淀粉樣蛋白粘附體系在牙本質(zhì)及牙本質(zhì)小管內(nèi)部制備活性涂層，并誘導(dǎo)牙本質(zhì)再礦化來(lái)封閉牙本質(zhì)小管，從而治療牙本質(zhì)敏感的新策略。在楊鵬教授課題組之前的工作中證明溶菌酶(lysozyme)可以在二硫鍵還原劑Tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP) 作用下發(fā)生快速淀粉樣轉(zhuǎn)變 (Adv. Mater. 2016, 28, 7414；Biomater. Sci. 2018, 6, 836)并粘附在多種基材表面形成涂層。但這一過(guò)程會(huì)產(chǎn)生較大聚集體，不利于應(yīng)用于牙本質(zhì)小管內(nèi)部。因此，在本工作中，親水性的聚乙二醇(PEG)分子被共價(jià)接枝到溶菌酶分子上(lyso-PEG)，從而抑制解折疊溶菌酶之間的疏水作用力，得到富含lyso-PEG淀粉樣寡聚體的乳液體系。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)簡(jiǎn)單浸涂或噴涂即可在多種基材（有機(jī)、無(wú)機(jī)和金屬）形成lyso-PEG寡聚體涂層，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料表界面的簡(jiǎn)單快速改性（圖1）。另外，通過(guò)涂抹或模擬漱口lyso-PEG乳液也證明了lyso-PEG涂層可以簡(jiǎn)單快速的附著在牙本質(zhì)小管內(nèi)部（2分鐘左右）。通過(guò)石英微晶天平測(cè)試可知，相對(duì)于天然lyso-PEG分子和傳統(tǒng)溶菌酶淀粉樣纖維，lyso-PEG寡聚體具有更高的粘彈性，這說(shuō)明淀粉樣蛋白的初級(jí)產(chǎn)物也許是淀粉樣蛋白粘附的重要因素（圖2）。

圖1. Lyso-PEG淀粉樣寡聚體乳液制備及其在材料快速表面改性中的應(yīng)用。

圖2. 通過(guò)涂抹和模擬漱口即可在牙本質(zhì)小管內(nèi)形成lyso-PEG涂層。

  由于PEG分子是共價(jià)接枝在溶菌酶分子上。因此，當(dāng)lyso-PEG涂層形成時(shí)，PEG分子也被固定在基材表面形成PEG聚合物刷，這為涂層提供了抗污染性能的基礎(chǔ)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)基底賦予涂層豐富的電荷從而使涂層抗污染性能進(jìn)一步提升（圖3）。當(dāng)涂層在牙本質(zhì)上形成時(shí)，可以有效抵御口腔細(xì)菌粘附并防止生物膜的形成（圖4）。

圖3. Lyso-PEG涂層抗污染性能。

圖4. Lyso-PEG涂層涂覆的牙本質(zhì)可以抵御細(xì)菌粘附。

  除了PEG分子外，蛋白質(zhì)分子上大量的氨基羧基可以螯合鈣離子從而為牙本質(zhì)再礦化提供了成核位點(diǎn)。根據(jù)體外實(shí)驗(yàn)可知， lyso-PEG涂覆的牙本質(zhì)可以在牙本質(zhì)小管內(nèi)部再礦化，在7天后形成大量的羥基磷灰石晶體并封閉牙本質(zhì)小管（圖5）。從斷面掃描電鏡圖片可知封閉深度可達(dá)60微米，是目前文獻(xiàn)報(bào)道最深的封閉深度。另外，通過(guò)氣密性實(shí)驗(yàn)可知，即使經(jīng)過(guò)模擬刷牙和超聲處理后，再礦化牙本質(zhì)同樣具有很好的氣密性。這也說(shuō)明了較深的封閉深度可以保證牙本質(zhì)小管的封閉穩(wěn)定性，從而達(dá)到長(zhǎng)期脫敏的目的（圖6）。另外，通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證明了lyso-PEG涂層可以在體內(nèi)有效的抵御細(xì)菌粘附，并誘導(dǎo)牙本質(zhì)再礦化而深入封閉牙本質(zhì)小管。

圖5. 牙本質(zhì)的體外礦化。

圖6. 再礦化牙本質(zhì)有較深的封閉深度以及氣密性測(cè)試比較。

圖7. 牙本質(zhì)的體內(nèi)再礦化。

  綜上，本工作為治療牙本質(zhì)敏感提供了新方法。由于此方法操作簡(jiǎn)單、溫和、性能良好、生物相容性好，已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)枺?01811647134.7）并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化評(píng)估，有望應(yīng)用于實(shí)際臨床治療中。以上工作在線發(fā)表在材料學(xué)權(quán)威期刊Adv. Mater.（先進(jìn)材料）上。共同第一作者為李琛和盧丹陽(yáng)，共同通訊作者為陜西師范大學(xué)楊鵬教授和天津醫(yī)科大學(xué)張旭教授，陜西師范大學(xué)為第一單位。該課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委(no. 21875132, 51673112)等項(xiàng)目的資助。

  陜西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院楊鵬課題組組建于2012年底，隸屬于應(yīng)用表面與膠體化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。主要致力于基于蛋白質(zhì)類(lèi)淀粉樣組裝的多功能仿生界面材料基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。已在Chem. Rev. (1)、Adv. Mater. (5)、Nature Commun (1)、J. Am. Chem. Soc. (1)、Angew. Chem. Int. Ed. (2)、Adv. Funct. Mater. (2)、ACS Nano (1) 等權(quán)威期刊發(fā)表綜述和研究論文六十余篇。

  論文信息：

  Chen Li, Danyang Lu, Jingjing Deng, Prof. Xu Zhang, Prof. Peng Yang,

Amyloid-like Rapid Surface Modification for Antifouling and In-depth Remineralization of Dentine Tubules to Treat Dental Hypersensitivity. Adv. Mater. 2019, 

  https://doi.org/10.1002/adma.201903973