人牙纵剖面牙釉质纳米划痕损伤及其再矿化修复研究

论文摘要

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0.001 M的柠檬酸酸蚀1 min。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0增大到0.5 mN时,牙釉质表面羟基磷灰石(HA)颗粒的尺寸从70nm逐渐减小到20 nm,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30 min后的尺寸变大为约80nm,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200 nm,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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 摩擦学简介
• 1.2 生物摩擦学
• 1.3 人牙摩擦学研究历史与现状
• 1.3.1 人牙的作用、分类与结构
• 1.3.2 人牙所处的口腔环境
• 1.3.3 牙齿的磨损类型
• 1.3.4 牙齿摩擦学的研究方法
• 1.3.5 人牙摩擦学研究概况
• 1.3.6 存在的问题
• 1.4 选题意义与研究内容
• 1.4.1 选题意义
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 试验材料和方法
• 2.1 试验材料的选择与制备
• 2.2 纳米划痕试验
• 2.2.1 纳米划痕仪
• 2.2.2 划痕试验方法
• 2.3 微观分析方法
• 第3章 人体磨牙纵剖面上牙釉质纳米划痕摩擦磨损行为研究
• 3.1 试验简介
• 3.2 划痕方向对牙釉质表面摩擦磨损性能的影响
• 3.2.1 划痕方向对牙釉质磨损影响试验结果
• 3.2.2 分析讨论
• 3.3 釉柱与釉间质划痕磨损比较
• 3.3.1 釉间质与釉柱区划痕磨损试验结果
• 3.3.2 牙釉质表面EDX检测结果
• 3.3.3 分析讨论
• 3.4 划痕过程中HA颗粒的尺寸变化情况
• 3.4.1 划痕试验前后HA颗粒变化结果
• 3.4.2 划痕仪针尖与牙釉质表面的接触应力计算
• 3.4.3 分析讨论
• 3.5 小结
• 第4章 人工唾液再矿化对受损牙釉质表面的修复研究
• 4.1 试验简介
• 4.2 人工唾液再矿化试验结果
• 4.3 HA晶体的成核与长大
• 4.4 HA晶胞参数及其结构
• 4.5 小结
• 结论与展望
• 1.主要结论
• 2.研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果