浙大学者发明神奇牙齿修复药水 2滴可在48小时内修复牙釉质
编辑：江树人 2019-09-05 10:16:45 国内 39据媒体报道，近日，浙江大学化学系研究团队在国际学术期刊《科学进展》上发表了一篇最新的文章。文章中表示浙江大学的化学系研究团队发明了一种牙齿仿生修补液。简单的理解就是牙齿修复药水，据悉，只要在牙釉质缺陷处滴上两滴就可以在48小时内“长”出2.5微米晶体的修复层，并且与天然牙釉质一样。
据了解，“长”出来的修复层其成分、微观结构和力学性能与天然牙釉质几乎一致，并与原有组织无缝连结，浑然一体。研究人员介绍说，牙釉质是人体中最硬的天然生物材料，缺乏生物有机基质等因素所以无法再生。
浙江大学化学系教授唐睿康、化学系博士刘昭明为该论文的共同通讯作者，化学系博士邵长鹆系第一作者。据浙江大学官网报道，刘昭明对团队的这次成果非常自信，“我们用了与人体相同的材料，实现了结构性的完全修复，和本体组织几乎一模一样。”
而德国著名生物矿化学家、康斯坦兹大学Helmut教授也给出高度评价：这是我所知道的迄今为止最好的牙釉质修复材料，有望在临床上真正实现牙釉质的原位修复。
人体最坚硬的“消耗品”
牙釉质，也称为珐琅质，是牙齿最外层的组织，为哺乳动物体内最坚硬的组织，其摩氏硬度(利用矿物的相对刻划硬度划分矿物硬度的标准)仅比金刚石略低，与水晶相当。
成熟的牙釉质96-99%由无机矿物(主要为钙和磷)组成，其他为水及有机物，这层半透明的物质厚度约为2毫米左右。
无机矿物含量高达96%的牙釉质近似于一层天然的无机晶体矿物。其主要是成分是羟基磷灰石晶体，其排布非常致密，纤维状的纳米羟基磷灰石首先通过紧密聚集形成直径约5微米的釉柱，然后这些釉柱进一步交叉排列形成高度有序的层级结构，让牙釉质坚如磐石。正因如此，人类才能够用牙齿自如地切割、研磨食物。
但值得注意的是，牙釉质内部并不具有包括细胞在内的生物有机基质，它不会再生。人类的牙齿一旦由乳牙换成恒牙后，牙釉质就处于被不断消耗的过程不可能过程。口腔内残留食物在微生物作用下释放出酸类，以及酸性饮料等，则会加速牙釉质的消耗。
从“填补”时代到“仿生再生”
2000年前后，随着观测手段的进步，科学家得以观察到动物的成骨过程，“斑马鱼骨骼的生长，海胆的刺的生长，都是一个在无定形矿物层上实现晶体外延生长的过程。”刘绍明说。
由此，研究团队提出了一种全新的修复策略。他们提出，基于HAP(羟基磷灰石)和无定形磷酸钙(ACP)的合理设计结构，可能模拟生物矿化前沿诱导牙釉质外延再生。
团队此前的研究表明，20纳米左右的 ACP颗粒可以吸附甚至组装到牙釉质HAP晶体上，但这些颗粒不能诱导牙釉质晶体外延生长。一般来说，粒子间的结合和融合在较小的尺寸下更容易发生。
然而，一个新的问题出现了：可诱导HAP生长的ACP颗粒的最小尺寸是多少?最近的研究表明，无论是大小为0.95纳米的波斯纳原子簇(Posner’s clusters)，还是只有几纳米大小的磷酸钙离子团簇(CPICs)，都可以作为ACP和HAP的基本组成部分。但是，这些超小离子团簇本身极不稳定，可以在几秒钟内自发聚集甚至成核。
研究团队研究出一种新型的磷酸钙团簇(CPICs)。将富含磷酸钙团簇的溶液，用滴管滴在人工龋齿表面，随后将其放入到一个模拟口腔唾液环境的溶液中。新的牙釉质在接下来的48小时内长出。
“龋齿的表面首先形成了一个仿生矿化前沿。”唐睿康说，这个仿生矿化前沿能完全的结合在需要修补的牙釉质界面上，同时能引导接下来晶体的外沿生长，让羟基磷灰石长出类似于釉柱结构的晶体，并朝特定的方向有序排列。
实验数据显示，48小时后，牙釉质“长”高了2-3微米。进一步的力学性能测试显示，长出来的人工牙釉质硬度和弹性模量与天然牙釉质的数值几乎相同。而外形上更是“以假乱真”，电镜图辨别不出人工修补痕迹，即使牙医也不能凭借经验分辨出修复前后的牙釉质。