人牙纵剖面牙釉质纳米划痕损伤及其再矿化修复的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要牙齿优异的耐磨性能与其微观结构密切相关，有必要开展与牙齿相关的摩擦学研究。本论文利用纳米划痕仪的球形金刚石针尖试验研究了人牙牙釉质的微观摩擦学性能。试验前，将人体磨牙沿纵剖面切开，打磨并抛光后用0．001M的柠檬酸酸蚀1min。试验结果表明牙釉质的划痕磨损行为与它的微观结构密切相关。由于釉间质的“缓冲作用”，在划痕载荷较大的情况下，沿平行于釉柱中心轴方向的划痕损伤比沿着垂直于釉柱中心轴方向的划痕损伤要轻微一些。在相同载荷条件下，釉间质的划痕深度比釉柱区的划痕深度大，这主要是由于釉间质

2、与釉柱区在微观结构上存在差异。当纳米划痕的法向载荷从O增大到0．5mN时，牙釉质表面羟基磷灰石(HA)颗粒的尺寸从70nm逐渐减d,N20nm，且当划痕的法向载荷继续增大时，被碾压过的HA颗粒的尺寸不再发生变化。牙釉质表面HA颗粒的这种碎裂行为有助于降低牙釉质中的应力集中，同时也有助于抑制牙齿表面在咀嚼过程中产生的微裂纹的扩展。由于HA颗粒的碎裂行为可以有效的改善牙齿表面的磨损性能，可以将其视为牙齿抵抗外界磨损的一种自保护性能。当将做过划痕试验的样品浸入到人工唾液中进行再矿化处理后，划痕内HA颗粒在矿化30min后的尺寸变

3、大为约80nnl，而此时划痕外的HA颗粒的直径尺寸基本保持不变，当矿化2h后，划痕内外的HA颗粒的尺寸均变大为200nm，且划痕损伤也有一定程度的修复。以上试验结果不仅有助于我们从微观的角度了解牙釉质的摩擦磨损性能，而且可以为牙科修复材料与仿生材料的开发提供有益参考。关键词牙釉质；釉柱；釉间质；羟基磷灰石；纳米划痕；再矿化西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractSincetheexcellentweal"resistanceofhumanteetthiscloselyrelatedtoitsmicrostmc

4、ture,itisofgreatimportancetostudythetribologicalpropertiesofhumanmolar．Withananoseratchtester,themicrotribologicalbehaviorofhumantoothenamelwasinvestigatedbyasphericaldiamond卸．Beforetests，themolarswerelongitudinallysectioned,wellpolishedandetchedin0．001Mcitricacid

5、solutionforImin．TheexperimentalresultsconfirmedthatthescratchingbehaviorofenamelWasdosclyassociatedwithitsmicrostructure．Duetothe‘'buffer'’effectoftheinter-rodenamel，thescratch·induceddamagealongtheparalleldirectiontotheenamelrodaxisWasweakerthanthatalongthevertic

6、aldirectionespeciallyunderhighloads．Underthesameappliednormalload，thescratchdepthontheinter-rodenamelWasmuchlargerthanthatontheenamelrods，whichwasmainlyresultedfromthedifferenceofstructurebetweenrodandinter-rodenamel．Ⅵmenthenormal10adincreasedfrom0to0．5mNduringscr

7、atching,thesizeofenamelhydroxyapatite(HA)particlesWasfoundtograduallydecreasefrom70nmto20rim，andthesizewouldkeepthesameeventhoughthenormalloadbecamelarger．Sincesuchbehaviormaybehelpfultoreleasethestressconcentrationandpreventthepropagationofmicrocracksinteethdurin

8、gthemasticatingprocess，itcarleffectivelyimprovethewearpropertyofteethandbeconsideredasself-protectionbehaviorofteeth．Finally,afterthescratchedsamplewasr