牙齒最外層的牙釉質在咀嚼、刷牙等長期機械作用力下會發生磨損、磨耗，而且隨著年齡增長及口腔衛生維護不佳等會導致牙齦萎縮，這些情況都會使牙本質暴露。而牙本質上大量的牙本質小管暴露後，外界刺激（如冷、熱、酸、機械作用）會導致牙本質小管內液體流動，刺激牙髓神經並使人感到尖銳短暫的疼痛，形成牙本質敏感。據統計，超過40%的成年人患有不同程度的牙本質敏感。而封閉暴露的牙本質小管是治療牙本質敏感的有效方法。針對這一病症特點，一系列商用產品例如極固寧脫敏劑(Green Or@)、Gluma 脫敏劑@、勁潤牙本質保護膜@等已經應用到臨床治療中。但這些產品只能覆蓋牙本質表面，根據患者反映療效只能維持數月，無法長期脫敏。同時，目前脫敏劑經常忽視的一個問題是由於現有產品不能抵抗深入牙本質小管內部的細菌粘附，容易誘發牙髓炎。
針對以上問題，陝西師範大學楊鵬教授團隊和天津醫科大學口腔醫學院張旭教授團隊提出了利用澱粉樣蛋白粘附體系在牙本質及牙本質小管內部製備活性塗層，並誘導牙本質再礦化來封閉牙本質小管，從而治療牙本質敏感的新策略。在楊鵬教授課題組之前的工作中證明溶菌酶(lysozyme)可以在二硫鍵還原劑Tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP) 作用下發生快速澱粉樣轉變 (Adv. Mater. 2016, 28, 7414；Biomater. Sci. 2018, 6, 836)並粘附在多種基材表面形成塗層。但這一過程會產生較大聚集體，不利於應用於牙本質小管內部。因此，在本工作中，親水性的聚乙二醇(PEG)分子被共價接枝到溶菌酶分子上(lyso-PEG)，從而抑制解摺疊溶菌酶之間的疏水作用力，得到富含lyso-PEG澱粉樣寡聚體的乳液體系。實驗中發現，通過簡單浸塗或噴塗即可在多種基材（有機、無機和金屬）形成lyso-PEG寡聚體塗層，實現對材料表界面的簡單快速改性（圖1）。另外，通過塗抹或模擬漱口lyso-PEG乳液也證明了lyso-PEG塗層可以簡單快速的附著在牙本質小管內部（2分鐘左右）。通過石英微晶天平測試可知，相對於天然lyso-PEG分子和傳統溶菌酶澱粉樣纖維，lyso-PEG寡聚體具有更高的粘彈性，這說明澱粉樣蛋白的初級產物也許是澱粉樣蛋白粘附的重要因素（圖2）。
圖1. Lyso-PEG澱粉樣寡聚體乳液製備及其在材料快速表面改性中的應用。
圖2. 通過塗抹和模擬漱口即可在牙本質小管內形成lyso-PEG塗層。
由於PEG分子是共價接枝在溶菌酶分子上。因此，當lyso-PEG塗層形成時，PEG分子也被固定在基材表面形成PEG聚合物刷，這為塗層提供了抗汙染性能的基礎。通過實驗發現，蛋白質基底賦予塗層豐富的電荷從而使塗層抗汙染性能進一步提升（圖3）。當塗層在牙本質上形成時，可以有效抵禦口腔細菌粘附並防止生物膜的形成（圖4）。
圖4. Lyso-PEG塗層塗覆的牙本質可以抵禦細菌粘附。
除了PEG分子外，蛋白質分子上大量的氨基羧基可以螯合鈣離子從而為牙本質再礦化提供了成核位點。根據體外實驗可知， lyso-PEG塗覆的牙本質可以在牙本質小管內部再礦化，在7天後形成大量的羥基磷灰石晶體並封閉牙本質小管（圖5）。從斷面掃描電鏡圖片可知封閉深度可達60微米，是目前文獻報導最深的封閉深度。另外，通過氣密性實驗可知，即使經過模擬刷牙和超聲處理後，再礦化牙本質同樣具有很好的氣密性。這也說明了較深的封閉深度可以保證牙本質小管的封閉穩定性，從而達到長期脫敏的目的（圖6）。另外，通過動物實驗也證明了lyso-PEG塗層可以在體內有效的抵禦細菌粘附，並誘導牙本質再礦化而深入封閉牙本質小管。
圖6. 再礦化牙本質有較深的封閉深度以及氣密性測試比較。
綜上，本工作為治療牙本質敏感提供了新方法。由於此方法操作簡單、溫和、性能良好、生物相容性好，已經申請國家專利（申請號：201811647134.7）並進行產業化評估，有望應用於實際臨床治療中。以上工作在線發表在材料學權威期刊Adv. Mater.（先進材料）上。共同第一作者為李琛和盧丹陽，共同通訊作者為陝西師範大學楊鵬教授和天津醫科大學張旭教授，陝西師範大學為第一單位。該課題得到了國家自然科學基金委(no. 21875132, 51673112)等項目的資助。
陝西師範大學化學化工學院楊鵬課題組組建於2012年底，隸屬於應用表面與膠體化學教育部重點實驗室。主要致力於基於蛋白質類澱粉樣組裝的多功能仿生界面材料基礎和應用研究。已在Chem. Rev. (1)、Adv. Mater. (5)、Nature Commun (1)、J. Am. Chem. Soc. (1)、Angew. Chem. Int. Ed. (2)、Adv. Funct. Mater. (2)、ACS Nano (1) 等權威期刊發表綜述和研究論文六十餘篇。
Chen Li, Danyang Lu, Jingjing Deng, Prof. Xu Zhang, Prof. Peng Yang,
Amyloid-like Rapid Surface Modification for Antifouling and In-depth Remineralization of Dentine Tubules to Treat Dental Hypersensitivity
Adv. Mater. 2019,
https://doi.org/10.1002/adma.201903973
高分子科技原創文章。歡迎個人轉發和分享，刊物或媒體如需轉載，請聯繫郵箱：info@polymer.cn
歡迎專家學者提供稿件（論文、項目介紹、新技術、學術交流、單位新聞、參會信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，並請註明詳細聯繫信息。高分子科技®會及時推送，並同時發布在中國聚合物網上。
歡迎加入微信群 為滿足高分子產學研各界同仁的要求，陸續開通了包括高分子專家學者群在內的幾十個專項交流群，也包括高分子產業技術、企業家、博士、研究生、媒體期刊會展協會等群，全覆蓋高分子產業或領域。目前匯聚了國內外高校科研院所及企業研發中心的上萬名頂尖的專家學者、技術人員及企業家。
申請入群，請先加審核微信號PolymerChina
（或長按下方二維碼），並請一定註明：高分子+姓名+單位+職稱（或學位）+領域（或行業），否則不予受理，資格經過審核後入相關專業群。