(4) 由 SEM 可知，牙齒浸泡在再礦化溶液中，會有晶體不規則排列的沉積，從
XPS 及 GIXRD 測知這新形成的晶體化學式為 Ca(H2PO4)2H2O，是類似氫氧
磷灰石(HA-like)的晶體。再礦化後的表面為此晶體 Ca(H2PO4)2H2O 和氫氧磷
灰石(HA)的混合結構。
(5) 經酸蝕處理產生相轉換後的氫氧磷灰石及類氫氧基磷灰石混合結構比之前未
經酸蝕處理的牙面更緻密。
(6) 由 AFM 得知：
1.表面粗糙度和浸泡時間無關。
2.牙釉質再礦化後確有硬度增加的情形，但硬度增加或減少和浸泡時間沒有
太大的關聯，且隨著浸泡時間的增加，硬度並未有隨之增加的情形。
3.不同的磷酸濃度對於牙齒表面粗糙度及表面硬度的變化，並無明顯的差別。
(7) 實驗結果和之前的研究假設對照，對於假設一的 ”經由不同磷酸濃度酸蝕後
的牙釉質表面，在浸泡再礦化溶液不同時間下會有不同的再礦化反應”是成立
的。但對於假設二的 ”在特定時間後表面再礦化的顯微結構會和未酸蝕前相
似”是不成立的。因為本實驗裡並未能證實在一個特定的時間下，其表面再礦
化的顯微結構會和未酸蝕前相似的情形發生，而是和浸泡時間呈現不規則的
情形。
未來的研究中對於在特定時間後表面再礦化的顯微結構會和未酸蝕前相
似的此一假設是值得探討的。可使用單一濃度(如牙科臨床最常使用的 37%磷
酸)酸蝕牙釉質後，加長浸泡再礦化溶液時間的觀察(如延長到數週)，以及樣
本數的增加，或許對驗證此一假設會有更進一步的發現。
參考資料
1. Gonzalez C, Stookey GK. Measurement of enamel remineralization using
microradiography and Confocal microscopy. Caries Res 1998;32:385-92.
2. Yoshioka M,Yoshida Y,Inoue S,Lambrechts P,Nomura Y,van Meerbeek B.
Adhesion/decification mechanisms of acid interactions with human hard tissues.
J Biomed Mater Res 2001;59:56-62.
3. Edris A, Jabr A. SEM evaluation of etch pattern by three etchants on three
porcelains. J Prosthet Dent 1990;734-41.
4. Diedrich P. Enamel alterations from bracket bonding and debonding: a study with
the SEM. Am J Orthod 1981;79:500-8.
5. Lippert F,Parker M,Jandt D. In vitro demineralization/remineralization cycles at
human tooth enamel surfaces investigated by AFM and nanoindentation. J Colloid
Interface Sci 2004;280:442-48.
6. Fumio W. In situ quantitative analysis of etching process of human teeth by atomic
force microscopy. J Electron Microsc 2005;54:299-308.
7. Fu B,Yuan J,Qian W,Shen Q,Sun X, Hannig M. Evidence of chemisorption of
maleic acid to enamel and hydroxyapatite. Eur J Oral Sci 2004;112:362-7.
8. Johansson B. Remineralization of slightly etched enamel. J Dent Res 1965;
44:64-70.
9. Eisenburger M, Addy M, Hughes JA, Shellis RP. Effect of time on the
remineralization of enamel by synthetic saliva after citric acid erosion. Caries Res
2001;35:211-5.
10. Buonocore MG. A simple method of increasing the adhesion of acrylic filling
materials to enamel surfaces. J Dent Res 1955;34:849–53.
11. Brantley WA, Eliades T. Scientific and clinical aspects. In “Orthodontic material”
3rd edition, CV Mosby Co, St. Louis,pp.107-10,2001.
12.Legler LR,Retief DH. Effects of phosphoric acid concentration and etch duration
on the shear bond strength of an orthodontic bonding resin to enamel: an in vitro
study. Am J Orthod Dentofac Orthop 1989;96:485-92.
13. Wolfgang C. Clinical effects of reduction of acid concentration on direct bonding
of brackets. Angle Orthod 1993;63:221-24.
14. Wang WN, Yeh CL, Fang BD, Sun KT, Arvystas MG.Effect of H3PO4
concentration on bond strength. Angle Orthod 1994; 64:377-82.
15. Barkmeier WW, Erickson RL. Shear bond strength of composite to enamel and
16. Sadowsky PL,Retief DH. Effects of etchant concentration and duration on the
retention of orthodontic brackets: An in vivo study. Am J Orthod Dentofac Orthop
1990;98:417-21.
17. Wang WN. Bond strength with various etching time on young permanent teeth .
Am J Orthod Dentofac Orthop 1991; 100:72-9.
18.Frank RM ,Brendel A. Ultrastructure of the approximal dental plaque and the
underlying normal and caries enamel.Arch Oral Biol 1966;11:883-912.
19. Holmen L, Kragh F. A scanning electron microscopic study of progressive stages
of enamel caries in vivo. Caries Res 1985;19:335-67.
20. Arends J,Rolla G. SEM and microradiographic investigation of initial enamel
caries. Scand J Dent Res 1987;95:193-201.
21. Scott DB. Mineralization of dental enamel.. In “Symposium on Chemistry and
Physiology of Enamel” 3rd ed, University of Michigan, pp.6-24,1976.
22. Jongebloed WL,Arends J. The dissolution of single crystals of hydroxyapatite in
citric and lactic acid. Calcif Tiss Res 1974;15:1-9.
23. Iijima Y, Takagi O,Ruben J,Arends J. In vitro remineralization of in vivo and in
vitro formed enamel lesions. Caries Res 1999;33:206-13.
24.Featherstone JDB,Dennison PJ. Remineralization of artificial caries-like lesion in
vitro by a self-administered mouthrinse or paste. Caries Res 1982;16:235-42.
25.Koulourides T,Feagin F,Pigmen W. Effect of pH,ionic strength and cupric ions on
the rehardening rate of buffer-softened human enamel. Arch Oral Biol
1968 ;13:335-41.
26.Sullivan RJ, Charig A, Blake-Haskins, Zhang YP,Gaffar A. In vivo detection of
calcium from dicalcium phosphate dehydrate dentifrices in demineralized human
enamel and plaque. Adv Dent Res 1997;11:380-7.
27.Silverstone LM. The significance of remineralization in caries prevention. J Can
Dent Assoc 1984;50:157-67.
28. Wefel JS. Effects of fluoride on caries development and progression using
intraoral models. J Dent Res 1990;69:626-33.
29. ten Cate JM, Arends J. Remineralization of artificial enamel lesions in vitro.
30.ten Cate JM,Duijsters PPE. Alternating demineralization and remineralization of
artificial enamel lesions. Caries Res 1982;16:201-10.
31.Iijima Y,Koulouides T. Fluoride incorporation into and retention in remineralized
enamel. J Dent Res 1989;68:1289-92.
32. Feagin F,Pigman W. Study of the effect of calcium,phosphate,fluoride and
hydrogen ion concentrations on the remineralization of partially demineralized
human and bovine enamel surfaces. Arch Oral Biol 1971;16:535-48.
33. Collys K,Cleymaet R,Coomans D,Slop D.Acid-etched enamel surfaces after 24 h
exposure to calcifying media in vitro and in vivo. J Dent 1991;19:230-5.
34. Yasuo M,Yoji S,Misuru T,Takaki Y. Remineralization effects of xylitol on
demineralized enamel.J Electron Microsc 2003 ;52:471-6.
35. Jameson MW, Tidmarsh BG , Hoods JAA. Effect of storage media on subsequent
water loss and regain by human and bovine dentine and on mechanical properties
of human. Arch oral Biol 1994;39:159-67.
36. Arakwa V, Takahashi Y, Sebata M. The effect of acid etching on cervical region
of the buccal surface of the human premolar, with special reference to direct
bonding techniqures. Am J Orthod 1979;76:201.
37. Albrecht TR,Quate CF. Microfabrication of cantilever styli for the atomic force
microscope. J Vac Sci Technol 1990;A 8:3386-96.
38.Barbour ME, Parker DM, Allen GC, Jandt KD. Human enamel dissolution in citric
acid as a function of pH in the range 2.30< or = 6.30—a nanoindentation study.
Eur J Oral Sci 2003;111:258-62.
39. Devlin H, Bassiouny MA, Boston D. Hardness of enamel exposed to Coca-Cola
and artificial saliva. J Oral Rehabil 2006;33:26-30.
40. Exterkate RAM, Damen JJM, ten Cate. A single-section model for enamel de- and
remineralization studies.1.The effects of different Ca/P Ratios in remineralization
solutions. J Dent Res 1993;72:1599-603.
41.ten Cate JM. In vitro studies on effects of fluoride on de- and remineralization. J
Dent Res 1990;69:614-9.
42.Imfeld T. Prevention of progression of dental erosion by professional and
43.Sato Y, Sato T, Niwa M, Aoki H. Precipitation of octacalcium phosphates on
artificial enamel in artificial saliva. J Mater Sci 2006;17:1173-7.
44. Arcoria CJ, Lippas MG, Vitasek BA. Enamel surface roughness analysis after laser
ablation and acid-etching. J Oral Rehabil 1993;20:213-24.
45. Bobji MS, Biswas SK. Estimation of hardness by nanoindentation of rough
surfaces. J Mater Res 1998;13:3227-33.
46. Willems G, Lambrechts P, Braem M, Vanherle G. Hardness and Young’s modulus
determined by nanoindentation technique of filler particles of dental restorative
materials compared with human enamel. J Biomed Mater Res 1993;27:747-55.
47. Cuy JL,Mann AB,Livi KJ,Teaford MF,Weihs TP. Nanoindentation mapping of the
mechanical properties of human molar tooth enamel. Arch Oral Biol
2002;47:281-91.
表格
表二 五組的表面粗糙度比較
表四 B 組的表面粗糙度
4.615 6.098 9.76
16.128
表六 D 組的表面粗糙度
表八 浸泡 0 小時的各組表面粗糙度比較
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
表面粗糙度(n m )
表十 浸泡 24 小時的各組表面粗糙度比較
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
表面粗糙度(n m )
表十二 浸泡 72 小時的各組表面粗糙度比較
14.577
38.372
8.664 11.332
29.605
0 10 20 30 40 50
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
表面粗糙度(n m )
表十三 A 組的表面硬度
z A1:2.054+0.576 A2:2.456+1.513 A3:4.134+2.052 A4:0.973+0.285 A5:1.826+1.065
表十四 B 組的表面硬度
z B1:1.539+0.642 B2:2.19+0.829 B3:0.588+0.087
表十五 C 組的表面硬度
z C1:1.267+0.665 C2:1.688+0.568 C3:0.592+0.040 C4:1.101+0.423 C5:0.661+0.232
表十六 D 組的表面硬度
表十七 E 組的表面硬度
1.872
3.068
2.035 2.107
0.886
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
0 12 24 48 72
浸泡時間(hr)
表面硬度(nm)
80%
z E1:1.872+0.920 E2:3.068+0.829 E3:2.035+2.216
E4:2.107+0.627 E5:0.886+0.243
表十八 浸泡 0 小時的各組表面硬度比較
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
表面硬度(Gpa)
z A1:2.054+0.576 B1:1.539+0.642 C1:1.267+0.665 D1:1.666+0.771 E1:1.872+0.920
表十九 浸泡 12 小時的各組表面硬度比較
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
表面硬度(Gpa)
表二十 浸泡 24 小時的各組表面硬度比較
4.134
0.588 0.592 0.68
2.035
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
表面硬度(Gpa)
z A3:4.134+2.052 B3:0.588+0.087 C3:0.592+0.040 D3:0.68+0.12 E3:2.035+2.216
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
表面硬度(Gpa)
z A4:0.973+0.285 B4:1.241+0.459 C4:1.101+0.423
表二十二 浸泡 72 小時的各組表面硬度比較
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
表面硬度(Gpa)
z A5:1.826+1.065 B5:1.047+0.412 C5:0.661+0.232 D5:4.69+1.998 E5:0.886+0.243
表二十三 浸泡 0 小時與 72 小時的硬度比較
unetched 2% 30% 50% 80%
磷酸濃度(%)
表面硬度 (G pa )
浸泡0小時
浸泡72小時
表二十四 A 組的 GIXRD 圖形:表面晶體為 Ca(H
2PO
4)
2H
2O
表二十六 C 組的 GIXRD 圖形:表面晶體為 Ca(H
2PO
4)
2H
2O
表二十八 E 組的 GIXRD 圖形:表面晶體為 Ca(H
2PO
4)
2H
2O
D1 D2
2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0
Intensity
2
θ(d eg ree)
E1
E3 E4 E5 E2
強度()
角度 Ca(H2PO4)2H2O
表二十九 XPS 的圖形：未酸蝕處理及酸蝕處理呈現表面鈣 磷的元素狀態。
鍵結能
強度
酸蝕處理 未酸蝕處理
表三十 先前研究中和本實驗選用再礦化溶液的成分比較 2001
Eisenburgeret al.
表三十一 先前研究中和本實驗浸泡再礦化溶液的時間比較 年 代 學 者 浸 泡 時 間
1991
Collys et al.24 hours
1993
ten Cate et al.4days, 1,2,and 3 weeks 1998
Iijima et al.2 and 4 weeks
2001
Eisenburger et al.1,2,4,6,9 or 24 hours
2003
Yasuo et al.2 weeks
2004
Lippert et al.0.5,1,1.5,2,3 and 4 hours 2006
Sato Y. et al.2 days and 4 weeks
2006
Cecilia P et al.20 days
2007
本實驗0,12,24,48,72 hours
圖目錄
圖一 掃瞄式電子顯微鏡的構造示意圖
圖二 x 光光電子光譜儀的原理示意圖
圖三 x 光繞射儀的原理示意圖
圖四 原子力顯微鏡的構造示意圖
(翻自 Albrecht,T.R.,Quate C.F. Microfabrication of cantilever styli for the
atomic force microscope. J.Vac.Sci.Technol. 1990;A 8(4):3386-96)
圖五 A 組 SEM 50000 倍下觀察： 浸泡再礦化溶液後，可見表面 有大量晶體不規則排列的沉積，表面有類似再礦化的反應發 生。
(a) A1 (b) A2 (c) A3 (d) A4 (e) A5
(a) (b)
(c) (d) (e)
圖六 B 組 SEM 50000 倍下觀察： B1 可見氫氧磷灰石晶體及許 多和晶體大小類似的孔洞形成，隨著浸泡時間的增加，亦可見 表面有大量晶體不規則緻密排列的沉積。B5 所沉積的晶體其 大小較 B1 的大。
(a) B1 (b) B2 (c) B3 (d) B4 (e) B5
(a) (b)
(c) (d) (e)
圖七 C 組 SEM 50000 倍下觀察： C1 可見氫氧磷灰石晶體及許 多孔洞形成，孔洞相較於 B1 明顯較大，隨著浸泡時間的增 加，亦可見表面有大量的晶體不規則排列後的沉積，且晶體 排列越來越多且緻密，同時孔洞也有逐漸減少的趨勢。
(a) C1 (b) C2 (c) C3 (d) C4 (e) C5
(a) (b)
(c) (d) (e)
圖八 D 組 SEM 50000 倍下觀察： D1 可見氫氧磷灰石晶體及許 多孔洞形成，孔洞大小和 C1 類似，比 B1 明顯較大。隨著浸 泡時間的增加，亦可見表面有大量晶體不規則排列的沉積。
D5 沉積的晶體呈現細長形。
(a) D1 (b) D2 (c) D3 (d) D4 (e) D5
(a) (b)
(c) (d) (e)
圖九 E 組 SEM 50000 倍下觀察： E1 呈現整片牙釉質剝落的情 況。隨著浸泡時間的增加，亦可見表面有大量晶體不規則排 列的沉積。E3 再礦化的晶體呈現塊狀，E 組表面的缺陷較其 它組多。
(a) E1 (b) E2 (c) E3 (d) E4 (e) E5
(a) (b)
(c) (d) (e)
圖十 A 組的 AFM (3-D)圖形: 呈現 1μm X 1μm 的表面圖形
(a) A1 (b) A2 (c) A3 (d) A4 (e) A5
(x 軸: 0-1 μm y 軸: 0-1 μm z 軸 : nm )
(a) (b)
(c) (d) (e)
圖十一 B 組的 AFM (3-D)圖形: 呈現 1μm X 1μm 的表面圖形
(a) B1 (b) B2 (c) B3 (d) B4 (e) B5
(x 軸: 0-1 μm y 軸: 0-1 μm z 軸: nm )
(a) (b)
(c) (d) (e)
圖十二 C 組的 AFM (3-D)圖形: 呈現 1μm X 1μm 的表面圖形
(a)C1 (b) C2 (c) C3 (d) C4 (e) C5
(x 軸: 0-1 μm y 軸: 0-1 μm z 軸: nm )
(a) (b)
(c) (d) (e)
圖十三 D 組的 AFM (3-D)圖形: 呈現 1μm X 1μm 的表面圖形
(a)D1 (b) D2 (c) D3 (d) D4 (e) D5
(x 軸: 0-1 μm y 軸: 0-1 μm z 軸: nm )
(a) (b)
(c) (d) (e)
圖十四 E 組的 AFM (3-D)圖形: 呈現 1μm X 1μm 的表面圖形
(a)E1 (b) E2 (c) E3 (d) E4 (e) E5
(x 軸: 0-1 μm y 軸: 0-1 μm z 軸: nm )
(a) (b)
(c) (d) (e)