研究背景口腔内的硬组织,例如牙釉质、骨等都是口腔内完成咀嚼等重要功能的支持组织。目前,口内硬组织修复材料与天然组织各项性能之间仍存在一定的差距。其中,牙釉质的原位直接修复包括了树脂修复、再矿化修复等,其与天然牙釉质力学性能存在差异、连接薄弱等缺陷;金属种植体修复材料与颌骨力学性能不匹配,易导致种植体-骨界面应力屏蔽。非晶体材料是材料科学近年来的研究热点之一。相比于其对应的晶体材料,非晶体陶瓷材料在力学、电化学及材料学等方面表现出明显的优势。近些年的研究发现,脊椎动物的牙釉质、骨骼等结构中,非晶体不仅仅是矿化前的前驱体材料,也是成熟组织中可以稳定存在、调节硬组织各项性质的重要组成。研究目的开发具备与天然口内组织性能匹配的口腔生物材料,并应于临床以修复牙体硬组织或延长口内修复材料寿命是口腔修复材料领域的一个巨大的挑战。针对这一挑战,本研究共分为两个方向:1、针对牙釉质缺损后力学性能、抗菌性能降低的问题,本研究计划在缺损牙釉质表面原位均匀生成一层非晶体氧化锆陶瓷,探究其对缺损牙釉质力学性能及抗菌性能的恢复作用;2、针对纯钛种植体与颌骨存在机械力学性能差异进而导致应力屏蔽效应这一问题,在种植体表面合成一层种植体周围膜结构,以非晶氧化钛陶瓷纳米管复合交联壳聚糖材料模拟牙根周围牙周膜的形貌及力学缓冲功能,并深入探究其机械性能、力学衰减以及生物学成骨性能。研究方法在本研究中,主要探讨了使用非晶体陶瓷材料修复后的缺损牙釉质以及种植体表面的力学和生物学性能。1、针对使用磷酸酸蚀以后的缺损牙釉质,通过水热法在缺损表面合成一层非晶体氧化锆。利用多种电镜探测牙釉质表面使用非晶氧化锆修复后的形貌;使用纳米压痕技术探测修复前后牙釉质的力学性能;使用牙龈成纤维细胞及变异链球菌在不同牙釉质表面的分布及行为,探究修复前后不同牙釉质表面对细胞和细菌的生物学影响并对其机制进行研究。2、在纯钛种植体表面首先使用阳极氧化方法合成一层非晶体氧化钛纳米管,随后真空辅助在管内灌入交联壳聚糖以合成一层种植体周围膜结构。通过电镜、纳米压痕及有限元分析等方法测定种植体周围膜的形貌及力学行为;随后通过使用大鼠骨髓间充质干细胞体外成骨诱导及大鼠股骨种植体植入实验验证其生物学成骨性能及其相关机制。研究结果1、通过在酸蚀后的缺损牙釉质表面合成一层400nm厚的非晶氧化锆修复层初步完成了对缺损形貌的恢复,使得修复后的缺损牙釉质表面的弹性模量和硬度分别达到82.5GPa和5.2GPa,修复层连接性能优于再矿化修复法且保持稳定。并且该修复层变异链球菌粘附数量最低,可以有效的保护口腔硬组织。2、种植体周围膜具有与天然颌骨接近的机械性能（弹性模量约27.9GPa;硬度500MPa）,显著低于纯钛。并且该层具备较好的力学缓冲粘弹性（tanδ为0.052）。除此之外,该种植体周围膜结构具备较好的成骨性能,从结构及成分上激活了FAK/MAPK及YAP入核机械信号通路,促进了局部的成骨向分化。结论使用非晶氧化锆陶瓷层修复的缺损牙釉质表面形貌及力学性能均接近健康牙釉质,修复层与牙釉质连接紧密并保持稳定,该修复层还具备优异的抗细菌粘附能力,可以有效的保护口腔硬组织;纯钛种植体表面合成一层非晶体氧化钛陶瓷纳米管复合交联壳聚糖的种植体周围膜结构,使得改性后的种植体具备了减低应力屏蔽、促进能量耗散和骨整合的能力。以上非晶体陶瓷材料在新型牙釉质硬组织原位缺损修复技术和纯钛种植体周围改性技术等口腔生物材料中具备一定应用潜力。