新型大气压冷等离子体射流处理对牙本质胶原纤维交联化的影响

目的研究新型大气压射频辉光放电(radio-frequency atmospheric-pressure glow discharge，RF-APGD)等离子体处理对牙本质胶原纤维交联化的影响。方法(1) 收集20颗新鲜拔除的、完整的第三磨牙，采用低速水冷精密切割机制备平行于牙合面的中层牙本质片，厚度为(1.5±0.1) mm，浸泡于10%(质量分数)H₃PO₄溶液中16 h获得全脱矿牙本质胶原纤维。将20个牙本质胶原纤维片随机分为5组，对照组无处理，4个实验组采用气体温度为4 ℃的等离子体处理不同时间(20 s、30 s、40 s、50 s)。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪测定牙本质胶原纤维结构及交联度，采用扫描电镜观察牙本质胶原纤维表面形貌，采用透射电镜观察牙本质胶原纤维微观结构。(2)收集完整第三磨牙40颗，制备精细牙本质粉5 g，10%H₃PO₄溶液中完全脱矿，将牙本质胶原纤维粉平均分为5组。对照组无处理，实验组分别采用等离子体处理20 s、30 s、40 s、50 s，采用茚三酮比色法测定各组交联度。(3)收集40颗完整第三磨牙，制备中层牙本质条。将牙本质胶原纤维条随机均分为5组，对照组无处理，实验组采用等离子体处理牙本质胶原纤维条各个轴面20 s、30 s、40 s、50 s，采用万能力学机测定牙本质极限拉伸强度。结果(1) 扫描电镜观察脱矿牙本质表面形貌显示，等离子体处理20 s、30 s及40 s，脱矿牙本质表面胶原纤维网状结构均能维持蓬松；等离子体处理50 s会出现部分微结构的破坏；透射电镜结果显示等离子体处理20 s、30 s及40 s后，纤维结构蓬松，可见天然Ⅰ型胶原纤维典型的周期性横纹；红外光谱结果显示，等离子体处理后，胶原纤维的二级构象与对照组一致，且处理30 s及40 s后酰胺带强度明显增加。(2)茚三酮交联度测试结果显示等离子体处理30 s组及40 s组交联度最高，差异有统计学意义(P＜0.05)。(3)牙本质极限拉伸强度结果显示，对照组为(1.67±0.24) MPa，等离子体处理20 s、30 s、40 s、50 s组分别为(4.21±0.15) MPa、(7.06±0.30) MPa、(7.32±0.27) MPa、(6.87±0.17) MPa，与对照组差异有统计学意义(P＜0.05)。结论新型RF-APGD等离子体处理可以促进脱矿牙本质胶原纤维交联，同时明显增强了牙本质胶原纤维的机械性能。