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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

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。

图源 | pixabay

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

牙釉质的主要组成成分是羟基磷灰石,联系它的前体无定形磷酸钙,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溶液中添加了一种小分子稳定剂三乙胺,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

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

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]http://ac.zju.edu.cn/2019/0902/c16466a1614972/page.htm

本文作者 | 代丝雨