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牙齒有缺損?兩滴修補液“種”出牙釉質(zhì)

2019年09月17日 09:43 | 來源:科技日報
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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。


編輯:劉暢

關鍵詞:釉質(zhì) 修復 牙齒 缺損 修補

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