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浙江大学开发修复牙齿新技术:几滴药水即可助力牙釉质再生!
时间:2019-09-06 11:01:44  作者:微微  来源:学术经纬
近日,浙江大学研发出一种修复牙釉质的新技术,下面再生医学网就为您推送这条资讯。
  俗话说“牙疼不是病,疼起来要人命”,你认为的牙疼仅仅是牙齿敏感吗?其实并不然,有可能是牙釉质出了问题。

图片来源于网络
  牙釉质是人体骨质中最坚硬的部分,它主要由羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HAP)组成,占比约96%,莫氏硬度比金刚石略低,与水晶相当。牙釉质是没有感觉的活组织,保护内部的牙本质、牙髓免受外部侵害,并且在人们进食时可以辅助切碎、磨碎食物,在我们日常生活中扮演者十分重要的角色。
  虽然牙釉质硬度极高,但并不代表它不受到损害,当你食用过多甜食或者刷牙方法不正确的时候,都有可能磨损牙釉质,一旦牙釉质的防线被突破,牙本质暴露,牙齿敏感便会出现。而如果是口腔细菌引起的龋坏(蛀牙),此时已发展为中度龋齿,不经过及时治疗还会进一步发展为深度龋齿,甚至出现牙髓炎、根尖周炎。

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  对于修复牙釉质的方法,很多人选择去看牙医,当你张开一张嘴,等着牙医拿着冰冷的医疗器械为你检查时,你常常会感到恐惧。那么有没有一种更好的修复牙釉质的方法呢,近日,浙江大学研发出一种修复牙釉质的新技术,下面再生医学网就为您推送这条资讯。
  最近,浙江大学的唐睿康教授与刘昭明博士合作,开发了一种仿生修复牙釉质的新技术,只需要几滴“药水”,便可实现牙釉质的再生。这种“药水”实际上是一种磷酸钙离子团簇(CPIC)溶液,48小时即可让牙釉质生长2.0-2.8 μm,并且修复层与天然组织可以很好地契合,两者的结构、力学性能也几乎相同。相关工作发表在《科学》子刊Science Advances上。
  在论文中,研究者诠释了理想的牙釉质修复方案,他认为“理想的修复方法,应该是材料、结构、力学性能三者的统一,而且能实现原位修复”。人们在牙釉质仿生再矿化的研究中也做出了许多努力,如直接溶液矿化、蛋白质/多肽诱导矿化、水凝胶驱动矿化、前体组装等。但天然的牙釉质是通过纤维状的纳米HAP晶体首先进行致密堆积,形成六棱柱状釉柱,随后进一步交叉排列形成高度有序的复杂层级结构。这些手段还无法提供媲美天然牙釉质的大面积修复结构,因而在进入临床水平测试前便抱憾搁浅。
  想要“复制”牙釉质天然组织的特性,首先需要深入理解其生长机制。此前,人们便通过先进的分析手段观测到生物的成骨机制,不论是斑马鱼鳍骨的生长,还是珠母贝中珍珠的形成,矿物质的晶体相均是以无定形的矿物层为基础,在此界面实现晶体的外延生长。作者认为,牙釉质的修复过程理论上与成骨过程相似,因此决定尝试以无定形的磷酸钙(Ca3(PO4)2·nH2O,ACP)作为仿生矿化边界,诱导HAP晶体的外延生长。
  他们在以往的研究中便发现,大约20 nm的ACP颗粒可以吸附甚至组装进入牙釉质HAP晶体中,但无法诱导晶体外延生长。原则上讲,粒子尺寸越小越容易相互结合。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)均可作为合适的ACP及HAP基本构成单元,但这类团簇十分不稳定,短时间内便可自发聚集成核。一种可行的解决方案是使用其他添加剂稳定CPIC,但这些添加剂会残留在体系中破坏HAP晶体的结构,降低其机械强度。
  研究者取得成功的关键在于使用三乙胺(TEA)作为添加剂。TEA不仅可以有效稳定CPIC,并且可在适当的条件下挥发,最终促使纯净的HAP晶体形成。他们将H3PO4、CaCl2·2H2O的乙醇溶液混合,加入TEA,并通过一系列表征实验证实了CPIC-TEA体系的稳定性。接下来,TEA随同乙醇一起挥发,随着体系中TEA的含量降低,ACP逐渐形成,其中并未检测到乙醇与TEA残留。
CPIC溶液的制备、表征及ACP的形成(图片来源于网络)
  他们又进一步将培养的HAP单晶结构浸入CPIC乙醇溶液中,空气中干燥处理后,发现在HAP单晶表面形成连续的ACP层,HAP晶体也沿着c轴方向外延生长。其中ACP层紧密无间隙地覆盖在HAP单晶表面,暗示研究初战告捷。

HAP单晶表面仿生矿化边界的形成及晶体相外延生长情况(图片来源于网络)
  研究者还从医院收集了大量的人类牙齿标本,将CPIC溶液滴在受损的牙釉质表面,并将其放入模拟口腔唾液环境的溶液中。在接下来的48小时里,受损界面首先形成仿生矿化边界,且完全与牙釉质本体结合,进而诱导HAP釉柱晶体沿特定的方向有序排列生长。牙釉质“长”高2.0-2.8 μm,修复后的结构与天然组织具有相同的形态结构,通过扫描电子显微镜(SEM)无法区分。他们也对这种修复材料的力学性能进行了测试,其硬度、弹性模量及摩擦系数与天然牙釉质几乎相同,很好地实现了“原位修复”以及“材料、结构、力学性能三者的统一”。

人类牙齿标本表面牙釉质修复情况:蓝色部分为SEM下观察到的牙釉质本体,绿色部分为生长的修复层(图片来源于网络)
  再生医学网认为,虽然这项修复技术尚处于动物实验阶段,但已经为我们开启了牙齿修复的新大门。在这项技术问世以前,小编还是建议大家保护好牙齿,尽量避免过量食用甜食,同时要科学刷牙,减少对牙釉质的损伤。一旦牙齿真的发生问题,请及时去医院检查就诊。
关键字:牙釉质再生,仿生修复牙釉质
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