牙……疼么浙江大学团队补牙黑科技几滴药水再生牙釉质

▎学术经纬/报导

你是否面对这样的困扰，进食冷、热、酸、甜的食物或饮料时牙齿刺痛或酸痛，有时吸入冷空气乃至刷牙也会呈现类似的症状？

长了龋齿？有或许……还有或许是牙齿灵敏……总归，是牙釉质呈现了问题。

牙齿是由牙釉质（enamel）、牙本质（dentin）及牙骨质（cementum）三部分组成，牙齿内部含有髓腔，其间充溢牙髓。牙釉质便是咱们肉眼可见、包覆在牙冠外表的一层乳白色半透明物质，厚度约2 mm，又称为珐琅质。这种物质主要由羟基磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2，HAP）组成，占比约96%，莫氏硬度比金刚石略低，与水晶恰当，是人体内最硬的天然生物资料。牙釉质是没有感觉的活安排，维护内部的牙本质、牙髓免受外部损害，而且在人们进食时能够辅佐切碎、磨碎食物，在咱们日常日子中扮演者非常重要的人物。

牙齿的结构（图片来历：参考资料[1]）

牙釉质硬度高，但不意味着其能够原封不动地伴随人终身。人的终身有两副牙齿——乳牙和恒牙，恒牙长成后不再替换，牙釉质也会跟着时刻的推移缓慢耗费，且作为高度矿化的生物安排不行再生。理论上讲，牙釉质的主要成分HAP在口腔环境下存在如下平衡：Ca10(PO4)6(OH)210Ca2++3PO43-+OH-，进食酸性食物后，其间的H3O+可与OH-结合，推进平衡向右移动，由此导致HAP分化；甜食中的糖类物质在细菌的酵解下同样会发生有机酸，然后加快牙釉质的损耗。此外，不正确的刷牙办法等日子习惯也会对牙釉质构成机械磨损。一旦牙釉质的防地被打破，牙本质露出，牙齿灵敏便会呈现。而如果是口腔细菌引起的龋坏（龋齿），此刻已发展为中度龋齿，不经过及时医治还会进一步发展为深度龋齿，乃至呈现牙髓炎、根尖周炎。

图片来历：Pixabay

牙疼不是病，疼起来真要命……没有一口好牙，吃货的日子质量都在大打折扣。想来我们也应该会到达一致，生平最怕去看牙医。牙齿医治期间，在牙科医师看来，他对你柔情似水，而在你看来，牙齿和精力都饱尝巨大的摧残。

为此，人们也一直在寻觅修正牙釉质的有用手法。最近，浙江大学的唐睿康教授与刘昭明博士协作，开发了一种仿生修正牙釉质的新技能，只需求几滴“药水”，便可完成牙釉质的再生。这种“药水”实际上是一种磷酸钙离子团簇（CPIC）溶液，48小时即可让牙釉质成长2.0-2.8 μm，而且修正层与天然安排能够很好地符合，两者的结构、力学功能也简直相同。相关作业宣布在《科学》子刊Science Advances上。

图片来历：参考资料[2]

牙釉质残缺并不严峻时，牙科医师会主张你暂时不做补牙处理，取而代之每日运用抗灵敏牙膏来缓解牙齿灵敏的症状。这类牙膏中一般含有乙酸锶、硝酸钾成分，乙酸锶中的锶能够部分替代牙本质中丢失的钙，并关闭露出的牙本质小管，阻挠其间的液体活动到达脱敏的意图；硝酸钾则能够使露出的牙本质小管神经末梢去极化，阻止神经信号传导。但这类办法只能暂时缓解痛苦，治标不治本，牙釉质仍旧没有得到修正。当其残缺较为严峻时，医师会挑选不同的补牙资料对牙齿进行修补。常见的资料包含银汞合金、陶瓷、复合树脂、玻璃离子资料等，每一种都具有不同的优势与下风。补牙前一般需求“备洞”，去除龋坏病变安排的一同确保填充资料有用固定，并最大程度与牙齿天然安排符合，这便意味着不行防止地需求去除部分健康的牙体，并只适用于大面积修补。尽管如此，这些资料仍不能与天然安排完美结合，且填充后的牙齿机械强度下降，需防止咀嚼和撕咬硬物，不然或许构成填充资料掉落、牙齿劈裂等结果。

图片来历：Pixabay

作者诠释了抱负的牙釉质修正计划，他以为“抱负的修正办法，应该是资料、结构、力学功能三者的一致，而且能完成原位修正”。人们在牙釉质仿生再矿化的研讨中也做出了许多尽力，如直接溶液矿化、蛋白质/多肽诱导矿化、水凝胶驱动矿化、前体拼装等。但天然的牙釉质是经过纤维状的纳米HAP晶体首要进行细密堆积，构成六棱柱状釉柱，随后进一步穿插摆放构成高度有序的杂乱层级结构。这些手法还无法供给比美天然牙釉质的大面积修正结构，因而在进入临床水平测验前便遗憾停滞。

想要“仿制”牙釉质天然安排的特性，首要需求深化了解其成长机制。此前，人们便经过先进的剖析手法观测到生物的成骨机制，不论是斑马鱼鳍骨的成长，仍是珠母贝中珍珠的构成，矿藏质的晶体相均是以无定形的矿藏层为根底，在此界面完成晶体的外延成长。作者以为，牙釉质的修正进程理论上与成骨进程类似，因而决议尝试以无定形的磷酸钙（Ca3(PO4)2·nH2O，ACP）作为仿生矿化鸿沟，诱导HAP晶体的外延成长。

图片来历：Pexels

他们在以往的研讨中便发现，大约20 nm的ACP颗粒能够吸附乃至拼装进入牙釉质HAP晶体中，但无法诱导晶体外延成长。原则上讲，粒子尺度越小越简单彼此结合。0.95 nm的波斯纳原子簇（Posner’s cluster）以及几纳米的磷酸钙离子团簇（CPIC）均可作为适宜的ACP及HAP根本构成单元，但这类团簇非常不安稳，短时刻内便可自发集合成核。一种可行的解决计划是运用其他添加剂安稳CPIC，但这些添加剂会残留在系统中损坏HAP晶体的结构，下降其机械强度。

作者取得成功的关键在于运用三乙胺（TEA）作为添加剂。TEA不只能够有用安稳CPIC，而且可在恰当的条件下蒸发，终究促进纯洁的HAP晶体构成。他们将H3PO4、CaCl2·2H2O的乙醇溶液混合，参加TEA，并经过一系列表征试验证明了CPIC-TEA系统的安稳性。接下来，TEA伴随乙醇一同蒸发，跟着系统中TEA的含量下降，ACP逐步构成，其间并未检测到乙醇与TEA残留。

CPIC溶液的制备、表征及ACP的构成（图片来历：参考资料[2]）

他们又进一步将培育的HAP单晶结构浸入CPIC乙醇溶液中，空气中枯燥处理后，发现在HAP单晶外表构成接连的ACP层，HAP晶体也沿着c轴方向外延成长。其间ACP层严密无间隙地掩盖在HAP单晶外表，暗示研讨初战告捷。

HAP单晶外表仿生矿化鸿沟的构成及晶体相外延成长状况（图片来历：参考资料[2]）

作者还从医院收集了很多的人类牙齿标本，将CPIC溶液滴在受损的牙釉质外表，并将其放入模仿口腔唾液环境的溶液中。在接下来的48小时里，受损界面首要构成仿生矿化鸿沟，且彻底与牙釉质本体结合，从而诱导HAP釉柱晶体沿特定的方向有序摆放成长。牙釉质“长”高2.0-2.8 μm，修正后的结构与天然安排具有相同的形状结构，经过扫描电子显微镜（SEM）无法区别。他们也对这种修正资料的力学功能进行了测验，其硬度、弹性模量及摩擦系数与天然牙釉质简直相同，很好地完成了“原位修正”以及“资料、结构、力学功能三者的一致”。

人类牙齿标本外表牙釉质修正状况：蓝色部分为SEM下观察到的牙釉质本体，绿色部分为成长的修正层（图片来历：参考资料[2]）

修正资料力学功能的测验（图片来历：参考资料[2]）

但是不得不提示我们，这种修正技能在面世前还需阅历动物试验与临床水平的测验，在此之前仍需求老老实实维护牙齿。即使投入实际运用，医治单纯的牙齿灵敏尚可，但不意味着能够肆无忌惮地长龋齿。医治龋齿必定要将龋坏的部分铲除洁净方能修补，不然残留的病变安排仍会引发继发龋，杯水车薪。而牙齿一旦龋坏到牙髓，就需求进行根管医治。所谓将病变摧残在摇篮里，我们应在日常日子中好好维护牙齿，远离修正资料，或许才是上策。

题图来历：Pixabay

参考资料

[1] 黑科技 | 牙齿有残缺？两滴药水，“长”出牙釉质. Retrieved Sep. 5, 2019, from http://ac.zju.edu.cn/2019/0902/c16466a1614972/page.htm

[2] Changyu Shao, et al., (2019). Repair of tooth enamel by a biomimetic mineralization frontier ensuring epitaxial growth. Sci. Adv., DOI: 10.1126/sciadv.aaw9569