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(xì)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(hù)傘。

不久前，浙江大學(xué)化學(xué)系唐睿康教授團(tuán)隊發(fā)明一種仿生修補(bǔ)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(fù)層，其成分、微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能與天然牙釉質(zhì)幾乎一致，并與原有組織無縫連結(jié)，渾然一體。相關(guān)論文日前發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》雜志。

仿生礦化48小時實現(xiàn)再生

修復(fù)牙釉質(zhì)，堪稱是仿生領(lǐng)域一項最“硬”的挑戰(zhàn)，科學(xué)家們沒有停止過嘗試。常見的補(bǔ)牙材料，例如復(fù)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(bǔ)，但對小缺小裂卻填不進(jìn)去，并且與天然組織之間也不能完全結(jié)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(jìn)一步交叉排列形成高度有序的層級結(jié)構(gòu)，讓牙釉質(zhì)堅如磐石。”論文第一作者、浙大化學(xué)系邵長鵒博士介紹說，由于缺乏包括細(xì)胞在內(nèi)的生物有機(jī)基質(zhì)，牙釉質(zhì)無法再生。

由于牙釉質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，過去無法有效獲得與天然釉質(zhì)多級結(jié)構(gòu)一致的大面積修復(fù)層，達(dá)不到臨床應(yīng)用要求，也沒能真正在牙齒上實現(xiàn)修復(fù)。論文通訊作者、浙大化學(xué)系劉昭明博士說，理想的修復(fù)方法，應(yīng)該是材料、結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能三者的統(tǒng)一，而且能實現(xiàn)原位修復(fù)。

隨著觀測手段的進(jìn)步，2000年前后，科學(xué)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(fù)過程與生物的成骨過程非常類似。”唐睿康團(tuán)隊提出了一種全新的修復(fù)策略，有望將牙修復(fù)從“填補(bǔ)”時代帶入到“仿生再生”階段。

研究團(tuán)隊成員將富含磷酸鈣團(tuán)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。”唐睿康說，這個仿生礦化前沿能完全的結(jié)合在需要修補(bǔ)的牙釉質(zhì)界面上，同時能引導(dǎo)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(jié)構(gòu)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。“也就是說，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(jié)合的生物結(jié)構(gòu)。”邵長鵒說。

以假亂真開展多樣化修復(fù)

“我們用了與人體相同的材料，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性的完全修復(fù)，和本體組織幾乎一模一樣。”劉昭明對這一研究十分自信。

“真”到什么程度？邵長鵒第一次拿修復(fù)后的電鏡照片給唐睿康看，唐睿康端詳了半天，將信將疑：“這還是原來的牙吧，是不是修復(fù)材料脫落了？”

研究團(tuán)隊還進(jìn)一步測試了修復(fù)材料的力學(xué)性能，實驗人員用納米壓痕技術(shù)測試牙釉質(zhì)修復(fù)層的力學(xué)強(qiáng)度。結(jié)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(jié)構(gòu)、外形上修復(fù)了，在力學(xué)性能上也實現(xiàn)了修復(fù)。”劉昭明說。

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