浙大科學家發明補牙藥水,兩天之內「長」出和原裝一樣的牙釉質

2020-12-08 騰訊網

前段時間小滿同學自爆了牙齒爆炸的經歷，炸出一堆經歷過痛苦補牙經歷的讀者。

難道就沒有個辦法，讓壞掉的牙齒再自己長好？

感謝祖國的科學家們讓我的白日夢（即將）成真~近期《科學進展》雜誌發布了一項來自浙江大學的研究成果。科學家們發明了一種全新的牙釉質修補材料，滴在牙齒上就可以「長」成全新的牙釉質[1]。

該研究第一作者為邵長鵒博士，通訊作者為唐睿康教授和劉昭明博士。

圖源 | pixabay

補牙之苦，過程難受錢包空空我都認了，最後苦也吃了錢也花了，然後還沒補利索，那才真的鬧心呢。

真找個對象賴，就得賴牙齒這個東西不科學。

我們說的補牙，一般補的是牙釉質。牙釉質是我們身上最堅硬的生物材料，摩式硬度僅比金剛石略低，和水晶差不多。之所以這麼硬，是因為它的主要成分96%都是無機礦物，根本就是一塊羥基磷灰石晶體，晶體緊密排列，讓牙齒堅如磐石，嗑瓜子啃排骨都不在話下。

牙釉質（enamel）在牙齒的最外層

但是呢，牙釉質這個東西，它是不能再生的。不像骨骼等其他堅硬的人體「材料」，牙釉質內不含細胞，幾乎就是完全的無機物，可以說你換完牙有多少就是多少，之後只有磨損得更少，不帶變多的。

如果你愛「啃硬骨頭」，或者愛吃酸甜又不十分注意口腔衛生，牙釉質的消耗就更快了。

而不光我們覺得補牙難，對科學家來說，修復牙釉質也是歷史性的大難題。

從汞合金到樹脂再到陶瓷，形形色色的材料主要的作用還是「填補」。通俗點兒說就是這有一個洞，我放點東西進去給你抹平咯。

這種修補方式對付不了比較小的裂隙，而且與原本的牙齒結合也不緊密。我之前去補牙的時候，醫生就反覆叮囑我閒著沒事舔一舔補的地方，萬一填料掉了，趕緊回去找他再補。

圖源 | pixabay

當然也有科學家嘗試讓牙釉質自己再「長」出來，這個思路在科學上叫做仿生礦化。科學家們有直接進行礦化反應的，有利用蛋白質/肽誘導的，有用水凝膠的。但是天然牙釉質的結構十分的緻密複雜，這些方法都沒辦法大規模複製，自然更不能滿足臨床的需求了。

那麼浙大的科學家們又是怎麼解決這個難題的呢？

研究者也是從生物本身獲得的靈感。有些研究在觀察生物硬組織形成的過程中發現，在生物礦化發生的最前端，實際上存在著結晶物的前體物質，正是這種結構保證了硬組織能夠繼續外延。

這個可能不太好理解，咱們舉個不一定恰當的例子。樹枝抽條的時候，長出來的是柔軟的嫩枝，嫩枝逐漸生長，外皮逐漸粗糙變成老枝。大概就是這種感覺。

於是研究者們就想啊，我們是不是也可以在實驗室裡模仿這個生物過程呢？

圖源 | pixabay

牙釉質的主要組成成分是羥基磷灰石（HAP），聯繫它的前體無定形磷酸鈣（ACP），或許能夠實現目的。

另外要解決的問題就是ACP的顆粒大小問題。之前的研究發現，2nm的ACP可以連接到HAP上，但是不能繼續「生長」；更小的離子簇更容易聚集和融合，但是呢，小的離子簇又不那麼穩定。

最終研究者們找到了一個不錯的解決辦法。他們在磷酸鈣離子簇（CPIC）溶液中添加了一種小分子穩定劑三乙胺（TEA），它的好處就在於可以輕易揮發掉，不影響之後生成的HAP的純度。

如此製作出來的CPIC溶液，電鏡下離子簇的大小1.5±0.3nm，形態至少能夠保持兩天的穩定。

那麼它的修復效果又如何呢？

可以說，好得讓人吃驚了~

研究者們把溶液滴在人工齲齒上，然後把牙齒放進模擬口腔環境的溶液中。經過48小時放置，雖然看起來平平無奇，但牙釉質已經重新「長」回來啦~

藍色為原本的牙釉質，綠色是新長出來的

經過檢查，牙齒上「長」出了厚度2-2.8微米的新牙釉質，質地非常均勻，晶體排列方式與原本的牙釉質基本一樣，在電鏡下根本看不出來二者的區別。

同時，各種物理特性的測試也顯示，新生牙釉質的耐磨性、硬度都和天然牙釉質幾乎一模一樣。

這裡還有個有趣的實驗室小插曲。一作邵博士第一次把修復後的電鏡照片拿給唐教授看的時候，唐教授端詳了半天，甚至懷疑是修復材料脫落了，電鏡拍到的根本就是原來的牙齒。後來在修補溶液裡加了螢光指示劑，實驗組才真的確認，修復效果就是和原生一樣一樣兒的。

右側的新生牙釉質和左側的原生牙釉質完全一樣

目前來看，這項技術的主要問題是，實驗中新生牙釉質的最大厚度就是2.8微米了。研究者們認為，這個是晶體生長速度和ACP穩定之間的矛盾，後續找到更好的穩定劑應該能夠改善。另外，咱也可以選擇多「鍍」幾層

據說，唐教授本人門牙上就有一處不能補的牙隱裂，他正準備親身上陣試試修復液的魔力。

希望唐教授的牙長好了之後千萬別忘了我們，牙齒炸了的小滿還等著呢。

編輯神叨叨

真的怕補牙。大家都有啥補牙經歷，說出來嚇嚇我？

參考資料：

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

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

本文作者 | 代絲雨

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