两滴药水,牙齿就能被修复!浙大科学家发明神奇补牙药水
滴上两滴药水
牙齿就能被修复?
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这样的黑科技或许真的出现了!
这不
浙江大学化学系的唐睿康教授
便即将迎来一次“长”牙的体验。
一起去围观吧~
8月30日,国际学术期刊《科学进展》(Science Advance)在线发表了“Repair of tooth enamel by a biomimetic mineralization frontier ensuring epitaxial growth”,研究团队发明了一种“药水”——仿生修补液,在牙釉质(enamel)的缺损处滴上两滴,48小时内缺损表面能“长”出2.5微米晶体修复层,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。论文第一作者为化学系邵长鹆博士,共同通讯作者为化学系刘昭明博士。
图:人牙修复实验
资料显示,牙釉质的摩氏硬度(一种相对硬度的表示方法)比金刚石略低,与水晶相当,是人体中最硬的天然生物材料。
图:牙齿的剖面结构
牙釉质作为高度矿化的生物组织,几乎可被视为纯无机物,由于缺乏包括细胞在内的生物有机基质,因此无法再生。修复牙釉质,堪称是仿生领域一项最“硬”的挑战,科学家们没有停止过尝试。
唐睿康团队提出了一种全新的修复策略,有望将牙修复从“填补”时代带入到“仿生再生”阶段。
图:不同再生时期,人牙釉质的扫描电镜图片(6小时,12小时和48小时)。蓝色区域是天然牙釉质,绿色区域是修复后的牙釉质。黑色标尺为1微米。
研究团队成员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,等待。接下来的48小时里,虽然肉眼看不出任何变化,但事实上,牙齿表面已经发生了“翻天覆地”的进展——牙釉质长出来了。“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地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。实验测量显示,48小时后,牙釉质“长”高了2~3微米。“也就是说,牙齿上长出了一种连续的材料,一个与原组织一模一样、完全结合的生物结构。”邵长鹆说。
“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。”刘昭明对这一研究十分自信。
图:单颗人牙的照片。左边黑色区域为未修复的牙,右侧黄绿色区域为用我们材料修复后的人牙(颜色是由荧光标记物产生,用于区分两个区域)。两张插入图是修复前后的牙釉质扫描电镜图,白色标尺为1微米。
结果显示,长出来的人工牙釉质,其硬度和弹性模量与天然牙釉质的数值几乎相同。当然,如果要真正实现临床应用,该项技术还需经历严格的动物实验和临床验证。“虽然我们实现了天然牙釉质的结构性原位修复,但牙缺损形式繁多,下一步需要针对不同的情况进一步研发修复模型,确保可控与有效。”邵长鹆说。
这项研究受到了国家重点研发项目,国家自然科学基金和中国博士后科学基金的支持。项目结题时,唐教授被修复的牙齿将是其中一份“答卷”。
来源:浙江大学学术委员会
文字作者:周炜
图片来源:课题组 网络
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