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龋病(dental caries)是人类最常见的细菌性疾病之一，变形链球菌等口腔致龋菌及其牙菌斑的产酸作用导致牙釉质脱矿，是产生龋病的根源。氟化物能促进酸蚀牙釉质再矿化，增强牙釉质硬度，抑制变形链球菌产酸，是当前最广泛采用的防龋药物。然而氟化物有毒副作用，过量使用将导致氟中毒，氟化物在牙膏等日常口腔保健产品中的使用倍受争议。因此，寻找安全而有效的防龋新材料，一直是口腔医学关注的焦点。羟基磷灰石(HAP)是人体骨骼和牙齿的主要无机成分，人工合成的纳米HAP(nano-HAP)与骨骼中HAP的晶形和结构非常相似，具有优良的生物活性、生物相容性和骨传导作用，被广泛用作骨组织修复材料，而用作牙釉质再矿化材料是当前口腔防龋材料研究的热点之一。然而nano-HAP抗菌性能较差、结晶性和结构稳定性较高，不利于发挥抗龋作用，在HAP中掺杂活性金属元素并进行表面改性是提高其性能的有效方法。
本文采用溶胶-凝胶-超临界CO<,2>(Sol-Gel-SCF-CO<,2>)萃取干燥法，制备了nano-HAP及其锶、锌、铈掺杂改性材料(nano-MCaHAP，M=Sr、Ce、Zn)；采用共混-原位沉析-SCF-CO<,2>萃取干燥法制备了nano-HAP及nano-MCaHAP与壳聚糖(CS)的复合材料。考察了工艺参数对产物的粒径和比表面积的影响，得到了较佳的制备工艺条件。通过元素分析、FT-IR、XRD、TEM、SEM：等分析手段，对nano-HAP及其改性材料进行了结构分析和表征。结果表明：与普通干燥法相比，Sol-Gel-SCF-CO<,2>萃取干燥法制备的nano-HAP粒径分布均匀，平均粒径更小、比表面积更大；在Ca/P反应物浓度比0.5/0.3(mol·L<-1>)、pH值10、反应温度60℃、反应时间3 h、陈化时间8 h、干燥温度45℃、压力15 MPa、干燥时间4 h、超临界CO<,2>流量15L.h<-1>较佳的工艺条件下，可制备高纯度、均匀分散、尺寸在30 nm～100nm、针状晶形的nano-HAP及其金属掺杂材料。按设定的原子比XM，Sr<2+>、Ce<3+>及Zn<2+>(XZn≤0.15时)可以在HAP中定量掺杂并保持其六方晶体结构，形成具有确定化学计量比的置换式固溶体，随着xZn的增大，掺锌化合物不再保持HAP六方晶体结构。nano-MCaHAP与CS复合后，颗粒具有较好的分散性，形貌呈均匀的纤细梭状，表面具有多孔的网状结构，径向为20～50 nm、长度100 nm。
通过抑菌环、抑菌率、最低抑菌浓度等试验，研究了nano-HAP改性材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形链球菌及乳酸杆菌的抗菌性能。结果表明：nano-HAP掺杂Sr<2+>、Zn<2+>、Ce<3+>及与CS复合改性后，抑菌性能都明显增强，且抑菌性能随XM的增大而增强。以变形链球菌为测试菌株，考察了nano-HAP复合改性材料对变形链球菌的粘附、产酸及合成胞外多糖等代谢活动能力的影响。发现nano-HAP改性材料，对变形链球菌的代谢活动能力具有较好的抑制作用。通过测定龋损牙釉质显微硬度值的变化和釉质表面的脱矿层厚度，研究了nano-HAP改性材料对龋损牙釉质的再矿化作用。实验发现nano-HAP掺杂锶、铈及与CS复合后，能增强釉质表面的显微硬度，减少釉质脱矿，具有更强的促进牙釉质再矿化的作用，且再矿化作用随掺锶、铈量增加而增强，但nano-HAP掺锌无明显更强的再矿化作用。
以吸附牛血清蛋白(BSA)进行实验，研究pH值不同、分别为6.8和4.5的条件下，纳米HAP复合改性材料的吸附性能。发现在pH值4.5条件下nano-HAP改性材料的吸附作用更强，nano-HAP中掺入锶、铈及与CS复合后对BSA的吸附作用增大，且随着X<,Sr>.X<,Ce>的增加吸附性能增强，但nano-HAP中掺锌不能提高对BSA的吸附作用，而nano-CeCaHAP/CS具有最强的吸附性能。
通过急毒性及蓄积毒性试验，对nano-CeCaHAP/CS的使用安全性能进行实验研究。结果发现：nano-CeCaHAP/CS对NIH小白鼠的急性经口毒性L,D<,50>>5000 mg·kg<-1>，属实际无毒级；对NIH小白鼠的蓄积系数K=LD<,50>(n)/LD<,50>(1)>5，为弱蓄积性，具有较高的安全使用性能。将nano-CeCaHAP/CS复配于牙膏，并与含氟牙膏的进行防龋性能对比。结果表明：浓度为1％的nano-CeCaHAP/CS牙膏其抗致龋菌性能、抑制变形链球菌代谢活动性能、促进釉质再矿化性能均优于0.15％的NaF牙膏。