令人痛苦的蛀牙，是從牙釉質(zhì)的破壞開始的。

自恒牙長成的第一天起，人體牙釉質(zhì)就在緩慢地消耗著，細菌酵解食物中的糖類物質(zhì)釋放出酸以及酸性飲料都會加速它的消耗。一旦牙釉質(zhì)的防線被突破，整顆牙就像失去了保護傘。

不久前，浙江大學化學系唐睿康教授團隊發(fā)明一種仿生修補液，在牙釉質(zhì)的缺損處滴上兩滴，48小時內(nèi)能在缺損表面“長”出2.5微米晶體修復層，其成分、微觀結構和力學性能與天然牙釉質(zhì)幾乎一致，并與原有組織無縫連結，渾然一體。相關論文日前發(fā)表于《科學進展》雜志。

仿生礦化48小時實現(xiàn)再生

修復牙釉質(zhì)，堪稱是仿生領域一項最“硬”的挑戰(zhàn)，科學家們沒有停止過嘗試。常見的補牙材料，例如復合樹脂、陶瓷和汞合金等，發(fā)揮的大多是“填料”作用，適用于“大洞”修補，但對小缺小裂卻填不進去，并且與天然組織之間也不能完全結合。

“牙釉質(zhì)主要的成分是羥基磷灰石晶體，其排布非常致密，纖維狀的納米羥基磷灰石首先通過緊密聚集形成直徑約5微米的釉柱，然后這些釉柱進一步交叉排列形成高度有序的層級結構，讓牙釉質(zhì)堅如磐石?！闭撐牡谝蛔髡?、浙大化學系邵長鵒博士介紹說，由于缺乏包括細胞在內(nèi)的生物有機基質(zhì)，牙釉質(zhì)無法再生。

由于牙釉質(zhì)結構的復雜性，過去無法有效獲得與天然釉質(zhì)多級結構一致的大面積修復層，達不到臨床應用要求，也沒能真正在牙齒上實現(xiàn)修復。論文通訊作者、浙大化學系劉昭明博士說，理想的修復方法，應該是材料、結構、力學性能三者的統(tǒng)一，而且能實現(xiàn)原位修復。

隨著觀測手段的進步，2000年前后，科學家得以觀察到動物的成骨過程。

“斑馬魚骨骼的生長，海膽的刺的生長，都是一個在無定形礦物層上實現(xiàn)晶體外延生長的過程，我們發(fā)現(xiàn)，對牙的修復過程與生物的成骨過程非常類似?！碧祁？祱F隊提出了一種全新的修復策略，有望將牙修復從“填補”時代帶入到“仿生再生”階段。

研究團隊成員將富含磷酸鈣團簇的溶液，用滴管滴在人工齲齒表面，隨后將其放入到一個模擬口腔唾液環(huán)境的溶液中，然后等待。

接下來的48小時里，雖然肉眼看不出任何變化，但事實上，牙齒表面已經(jīng)發(fā)生了“翻天覆地”的變化——牙釉質(zhì)長出來了。

“齲齒的表面首先形成了一個仿生礦化前沿。”唐?？嫡f，這個仿生礦化前沿能完全的結合在需要修補的牙釉質(zhì)界面上，同時能引導接下來晶體的實現(xiàn)外沿生長，讓羥基磷灰石長出類似于釉柱結構的晶體，并朝特定的方向有序排列。

實驗測量顯示，48小時后，牙釉質(zhì)“長”高了2—3微米?！耙簿褪钦f，牙齒上長出了一種連續(xù)的材料，一個與原組織一模一樣、完全結合的生物結構。”邵長鵒說。

以假亂真開展多樣化修復

“我們用了與人體相同的材料，實現(xiàn)了結構性的完全修復，和本體組織幾乎一模一樣?！眲⒄衙鲗@一研究十分自信。

“真”到什么程度？邵長鵒第一次拿修復后的電鏡照片給唐?？悼?，唐?？刀嗽斄税胩欤瑢⑿艑⒁桑骸斑@還是原來的牙吧，是不是修復材料脫落了？”

研究團隊還進一步測試了修復材料的力學性能，實驗人員用納米壓痕技術測試牙釉質(zhì)修復層的力學強度。結果顯示，長出來的人工牙釉質(zhì)，其硬度和彈性模量與天然牙釉質(zhì)的數(shù)值幾乎相同。

“也就是說，我們不但在結構、外形上修復了，在力學性能上也實現(xiàn)了修復?！眲⒄衙髡f。

“雖然我們實現(xiàn)了天然牙釉質(zhì)的結構性原位修復，但牙缺損形式繁多，下一步需要針對不同的情況進一步研發(fā)修復模型，確保該技術的可控與有效。”邵長鵒說。