牙体组织缺损修复通常采用异质的金属、复合树脂、陶瓷等材料,但它们的结构、组成和性质与牙体组织相差甚远。边缘微渗漏、材料老化、金属腐蚀等是造成牙体缺损修复失败的主要原因。在牙体组织破坏部位能原位再生新的牙体组织成为口腔医学的目标。目前,牙体组织再生的研究主要有两个方向:①应用仿生学的理论,通过设计有机基质调控生物矿化的途径实现牙体再生;②通过组织工程的方法,在支架材料中培养干细胞进而实现再生牙体组织,组织工程的方法存在细胞来源、支架材料应用上的障碍。因此,应用非生物的方法模拟牙体组织的仿生材料研究,是当前研究的热点。
生物矿化与生物矿物的基本概念 生物矿化(biomineralization)是指生物体通过生物大分子的调控生物无机矿物的过程。即生物在特定的部位,在一定物理化学条件下,在生物有机物质的控制或影响下,将溶液中的离子转变为固相矿物的作用。
生物矿物(biomineral)是生物体内经生物矿化过程产生的无机物,与岩石圈中相应的矿物有相同的组成和晶体结构。由于是在生命体系中形成,生物矿物有以下特点:①参与生物体的整个代谢过程,矿物在代谢过程中形成;②参与形成高度有序的天然复合材料;③晶体尺寸、形貌、取向受到生物有机分子调控。
迄今已发现60余种不同的矿物在生物体内形成,其中包括无定型矿物,无机晶体和有机晶体。也可以按成分分为:①磷酸钙类,如磷灰石、磷酸八钙等;②碳酸钙类,如文石、方解石等;③硅石类,如无定形石(含溶胶和凝胶)等;④氧化钛类,如磁铁矿、水合氧化铁等。