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  来源:奇点网

  前段时间小满同学自爆了牙齿爆炸的经历,炸出一堆经历过痛苦补牙经历的读者。

  难道就没有个办法,让坏掉的牙齿再自己长好?

  感谢祖国的科学家们让我的白日梦(即将)成真~近期《科学进展》杂志发布了一项来自浙江大学的研究成果。科学家们发明了一种全新的牙釉质修补材料,滴在牙齿上就可以“长”成全新的牙釉质[1]。

  该研究第一作者为邵长鹆博士,通讯作者为唐睿康教授和刘昭明博士。

图源 | pixabay图源 | pixabay

  补牙之苦,过程难受钱包空空我都认了,最后苦也吃了钱也花了,然后还没补利索,那才真的闹心呢。

  真找个对象赖,就得赖牙齿这个东西不科学。

  我们说的补牙,一般补的是牙釉质。牙釉质是我们身上最坚硬的生物材料,摩式硬度仅比金刚石略低,和水晶差不多。之所以这么硬,是因为它的主要成分96%都是无机矿物,根本就是一块羟基磷灰石晶体,晶体紧密排列,让牙齿坚如磐石,嗑瓜子啃排骨都不在话下。

牙釉质(enamel)在牙齿的最外层牙釉质(enamel)在牙齿的最外层

  但是呢,牙釉质这个东西,它是不能再生的。不像骨骼等其他坚硬的人体“材料”,牙釉质内不含细胞,几乎就是完全的无机物,可以说你换完牙有多少就是多少,之后只有磨损得更少,不带变多的。

  如果你爱“啃硬骨头”,或者爱吃酸甜又不十分注意口腔卫生,牙釉质的消耗就更快了。

  而不光我们觉得补牙难,对科学家来说,修复牙釉质也是历史性的大难题。

  从汞合金到树脂再到陶瓷,形形色色的材料主要的作用还是“填补”。通俗点儿说就是这有一个洞,我放点东西进去给你抹平咯。

  这种修补方式对付不了比较小的裂隙,而且与原本的牙齿结合也不紧密。我之前去补牙的时候,医生就反复叮嘱我闲着没事舔一舔补的地方,万一填料掉了,赶紧回去找他再补。

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  当然也有科学家尝试让牙釉质自己再“长”出来,这个思路在科学上叫做仿生矿化。科学家们有直接进行矿化反应的,有利用蛋白质/肽诱导的,有用水凝胶的。但是天然牙釉质的结构十分的致密复杂,这些方法都没办法大规模复制,自然更不能满足临床的需求了。

  那么浙大的科学家们又是怎么解决这个难题的呢?

  研究者也是从生物本身获得的灵感。有些研究在观察生物硬组织形成的过程中发现,在生物矿化发生的最前端,实际上存在着结晶物的前体物质,正是这种结构保证了硬组织能够继续外延。

  这个可能不太好理解,咱们举个不一定恰当的例子。树枝抽条的时候,长出来的是柔软的嫩枝,嫩枝逐渐生长,外皮逐渐粗糙变成老枝。大概就是这种感觉。

  于是研究者们就想啊,我们是不是也可以在实验室里模仿这个生物过程呢?

图源 | pixabay图源 | pixabay

  牙釉质的主要组成成分是羟基磷灰石(HAP),联系它的前体无定形磷酸钙(ACP),或许能够实现目的。

  另外要解决的问题就是ACP的颗粒大小问题。之前的研究发现,2nm的ACP可以连接到HAP上,但是不能继续“生长”;更小的离子簇更容易聚集和融合,但是呢,小的离子簇又不那么稳定。

  最终研究者们找到了一个不错的解决办法。他们在磷酸钙离子簇(CPIC)溶液中添加了一种小分子稳定剂三乙胺(TEA),它的好处就在于可以轻易挥发掉,不影响之后生成的HAP的纯度。

  如此制作出来的CPIC溶液,电镜下离子簇的大小1.5±0.3nm,形态至少能够保持两天的稳定。

  那么它的修复效果又如何呢?

  可以说,好得让人吃惊了~

  研究者们把溶液滴在人工龋齿上,然后把牙齿放进模拟口腔环境的溶液中。经过48小时放置,虽然看起来平平无奇,但牙釉质已经重新“长”回来啦~

蓝色为原本的牙釉质,绿色是新长出来的蓝色为原本的牙釉质,绿色是新长出来的

  经过检查,牙齿上“长”出了厚度2-2.8微米的新牙釉质,质地非常均匀,晶体排列方式与原本的牙釉质基本一样,在电镜下根本看不出来二者的区别。

  同时,各种物理特性的测试也显示,新生牙釉质的耐磨性、硬度都和天然牙釉质几乎一模一样。

  这里还有个有趣的实验室小插曲。一作邵博士第一次把修复后的电镜照片拿给唐教授看的时候,唐教授端详了半天,甚至怀疑是修复材料脱落了,电镜拍到的根本就是原来的牙齿。后来在修补溶液里加了荧光指示剂,实验组才真的确认,修复效果就是和原生一样一样儿的。

右侧的新生牙釉质和左侧的原生牙釉质完全一样右侧的新生牙釉质和左侧的原生牙釉质完全一样

  目前来看,这项技术的主要问题是,实验中新生牙釉质的最大厚度就是2.8微米了。研究者们认为,这个是晶体生长速度和ACP稳定之间的矛盾,后续找到更好的稳定剂应该能够改善。另外,咱也可以选择多“镀”几层

  据说,唐教授本人门牙上就有一处不能补的牙隐裂,他正准备亲身上阵试试修复液的魔力。

  希望唐教授的牙长好了之后千万别忘了我们,牙齿炸了的小满还等着呢。

  参考资料:

  [1]https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaaw9569

  [2  本文作者 | 代丝雨