初原載于 工大材料匯????2019-11-28

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兩滴藥水修復(fù)牙齒

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?——仿生材料的新發(fā)現(xiàn)? ? ?

滴上兩滴藥水，牙齒就能被修復(fù)？這不是科幻小說！在一項(xiàng)發(fā)表于《科學(xué)·進(jìn)展》的最新研究中，浙江大學(xué)化學(xué)系教授唐?？祹ьI(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明出一種仿生修補(bǔ)液，讓你在48小時(shí)內(nèi)“長(zhǎng)”出牙齒。

Part 1

牙釉質(zhì)有多硬？

牙釉質(zhì)是人體中最硬的天然生物材料，確保我們?cè)谶M(jìn)食堅(jiān)硬的食物時(shí)不易磕壞牙齒。資料顯示，牙釉質(zhì)的摩氏硬度（一種相對(duì)硬度的表示方法）比金剛石略低，與水晶相當(dāng)，是人體中最硬的天然生物材料，其硬度甚至高過鋼材。

?牙釉質(zhì)為何如此堅(jiān)硬？牙釉質(zhì)近似于一層天然的無機(jī)晶體礦物，主要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(jí)結(jié)構(gòu)，讓牙釉質(zhì)堅(jiān)如磐石，于是我們能夠自如地切割、研磨食物。牙釉質(zhì)作為高度礦化的生物組織，幾乎可被視為純無機(jī)物，由于缺乏包括細(xì)胞在內(nèi)的生物有機(jī)基質(zhì)，因此無法再生，然而我們的牙釉質(zhì)卻在被不斷地消耗著。傳統(tǒng)的補(bǔ)牙材料，如復(fù)合樹脂、陶瓷等，并不能和天然組織間完全結(jié)合。因此，研究出能夠完美修復(fù)牙釉質(zhì)的材料，成為一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。

Part 2

兩滴修補(bǔ)液“長(zhǎng)”出牙釉質(zhì)

研究團(tuán)隊(duì)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(gè)模擬口腔唾液環(huán)境的溶液中。接下來的48小時(shí)里，雖然肉眼看不出任何變化，但牙齒表面已經(jīng)長(zhǎng)出了牙釉質(zhì)。

齲齒的表面首先形成了一個(gè)仿生礦化前沿——即生物體將離子轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟V物。生長(zhǎng)邊界處的仿生礦化發(fā)生在一個(gè)完整的晶態(tài)-非晶態(tài)界面:晶態(tài)礦物相被其非晶態(tài)相(前體)包覆，以確保連續(xù)的外沿結(jié)構(gòu)。這個(gè)仿生礦化前沿能完全地結(jié)合在需要修補(bǔ)的牙釉質(zhì)界面上，同時(shí)能引導(dǎo)接下來晶體的外沿生長(zhǎng)。研究團(tuán)隊(duì)提出的一種新型的磷酸鈣離子團(tuán)簇，它是通過可移動(dòng)的小有機(jī)分子來穩(wěn)定的，它可以建立一個(gè)仿生晶態(tài)-非晶態(tài)礦化邊界，在精確維持原有結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的前提下誘導(dǎo)牙釉質(zhì)外沿生長(zhǎng)，讓羥基磷灰石長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)測(cè)量顯示，48小時(shí)后，牙釉質(zhì)“長(zhǎng)”高了2~3微米。也就是說，牙齒上長(zhǎng)出了一種連續(xù)的材料，一個(gè)與原組織一模一樣、完全結(jié)合的生物結(jié)構(gòu)。

Part 3

長(zhǎng)出來的牙齒有多真？

修復(fù)后的牙齒和本體組織幾乎一模一樣，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性的完全修復(fù)。

?經(jīng)過對(duì)照實(shí)驗(yàn)，把整顆牙分為兩部分，其中一半滴上修補(bǔ)液并修補(bǔ)液里添加了熒光指示劑。雖然電鏡圖辨別不出人工修補(bǔ)的痕跡，但熒光劑指示了修補(bǔ)的具體位置。確實(shí)，人工牙釉質(zhì)已達(dá)到了“以假亂真”的效果，即便是牙醫(yī)也不能通過已有的經(jīng)驗(yàn)分辨出修復(fù)前后的牙釉質(zhì)。

Part 4

展望

在臨床醫(yī)生看來，這幾乎是目前最接近臨床應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品。德國(guó)著名生物礦化學(xué)家、康斯坦茲大學(xué)Helmut C?lfen教授也評(píng)價(jià)說：“這是我所知道的迄今為止最好的牙釉質(zhì)修復(fù)材料，有望在臨床上真正實(shí)現(xiàn)牙釉質(zhì)的原位修復(fù)?！?/p>

?研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，該研究有望將牙修復(fù)從“填補(bǔ)”時(shí)代帶入到“仿生再生”階段。不過，研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，如果要真正實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)還需經(jīng)歷嚴(yán)格的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床驗(yàn)證。

?磷酸鈣團(tuán)簇在未來醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用也是值得期待的。

本期問題：

問題1：神奇的藥水成分是什么？它能讓羥基磷灰石長(zhǎng)什么樣的晶體？

?答案：磷酸鈣團(tuán)簇；讓羥基磷灰石長(zhǎng)出類似于釉柱結(jié)構(gòu)的晶體

問題2：傳統(tǒng)的齲齒修復(fù)方法有哪些？有什么缺點(diǎn)？

精選留言1：

銀汞充填

優(yōu)點(diǎn)是便宜。缺點(diǎn)是由于其顏色為金屬色，不能用于前牙；由于銀汞合金收縮，與牙齒間沒有粘接力，補(bǔ)牙的邊緣不密合，長(zhǎng)期使用可能會(huì)在銀汞和牙齒交界處再次發(fā)生蟲牙。

樹脂充填

優(yōu)點(diǎn)是與牙齒顏色接近。缺點(diǎn)是由于在變硬的過程中收縮，只能應(yīng)用于較小的蟲牙補(bǔ)牙。如果蟲牙的洞很大，或者涉及到了牙齒的鄰面，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，樹脂補(bǔ)牙就不是那么合適了。容易破損，折裂。導(dǎo)致再發(fā)蟲牙或者塞牙等。

嵌體修復(fù)

對(duì)于很大的牙齒蟲牙的缺損，比較理想的修復(fù)方法是用嵌體來恢復(fù)缺損的牙齒。它可以很好的恢復(fù)牙齒的外形和功能。尤其是對(duì)蟲牙破壞到牙齒鄰面的牙洞，長(zhǎng)久效果會(huì)更好。

嵌體修復(fù)并不是新鮮的牙體修復(fù)方法，在美國(guó)、韓國(guó)等地都使用的很普遍，嵌體按照材料的分類又可以分為金合金嵌體、樹脂嵌體、瓷嵌體等三種。

1、金嵌體

在所有的修復(fù)體中，金嵌體是最耐久的修復(fù)。因此，牙科醫(yī)師一般會(huì)選擇金嵌體的牙齒。然而，由于美觀的原因，許多患者拒絕使用金修復(fù)體

2、樹脂嵌體

樹脂嵌體比直接的樹脂補(bǔ)牙有一個(gè)特別大的優(yōu)點(diǎn)，就是它的形成是在口腔外制作完成的。收縮較小。與瓷嵌體相比，美學(xué)方面毫不遜色，比瓷嵌體對(duì)牙齒磨損小，更加有利于保護(hù)對(duì)頜牙齒，并且操作簡(jiǎn)單，比瓷嵌體便宜。

缺點(diǎn)是：耐磨性還是不如瓷嵌體如果需要較大咬合力，用它仍然不合適。

3、瓷嵌體

瓷嵌體是現(xiàn)有嵌體中美觀性最好的。缺點(diǎn)就是比較硬，對(duì)對(duì)頜牙持有磨損。

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?精彩留言2：

齲齒修復(fù)方法

（一）藥物治療　 藥物治療是在磨除齲壞的基礎(chǔ)上，應(yīng)用藥物抑制齲病發(fā)展的方法。常用藥物包括氨銷酸銀和氟化鈉等。

?缺點(diǎn)：目前只用于少數(shù)情況；不能恢復(fù)牙齒的外形。

（二）壞組織充填法 是治療齲壞組織最常用的方法。對(duì)已形成實(shí)質(zhì)性缺損的牙齒，充填術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛且成效較好的方法，其基本過程可分為兩步：先去除齲壞組織和失去支持的薄弱牙體組織，并按一定要求將窩洞制成合理的形態(tài)。然后以充填材料填充恢復(fù)其固有形態(tài)和功能。利用補(bǔ)牙洞型將充填材料固定在牙齒上，恢復(fù)牙齒的缺損和功能，以保持牙齒外形，維護(hù)牙列的完整性。如：銀汞合金充填、復(fù)合樹脂充填、酸蝕法光敏復(fù)合樹脂充填、3M樹脂充填、納米光固化復(fù)合樹脂充填、玻璃離子充填等

?缺點(diǎn)：充填體鄰、軸面不易正確恢復(fù)外形突度, 不能高度拋光，易附著菌斑

(1)銀汞合金：含金屬易發(fā)生過敏反應(yīng)；與牙齒的顏色不匹配，色澤不好；銀汞合金表面的銅或銀與口內(nèi)食物分解出的硫化氫起化學(xué)變化，生成硫化物，使充填體表面會(huì)被腐蝕，變成黑色或失去光澤。銀汞合金在口腔內(nèi)由于化學(xué)和電化學(xué)的作用，其表面或表面下層被腐蝕，使銀汞合金強(qiáng)度降低，容易發(fā)生破裂。還能造成與之接觸的牙體組織變色，腐蝕的常務(wù)可通過裂縫滲入牙本質(zhì)小管，使牙冠變色；銀汞合金無粘接性，故需要良好的固位體，抗彎強(qiáng)度和抗沖強(qiáng)度較差，傳統(tǒng)的銀汞合金不能與牙齒粘結(jié)、為了充填銀汞合金需要制備箱型的窩洞，為此，牙醫(yī)可能要磨除更多的牙齒組織；需要醫(yī)生有高超的技術(shù)避免補(bǔ)牙后塞牙的問題；洞型制備技術(shù)性要求高；汞有毒，操作不當(dāng)對(duì)人體是有害的；不經(jīng)特殊處理無法直接排放。

(2)樹脂：耐磨性不高易磨損；不注意護(hù)理會(huì)導(dǎo)致牙齒變色的情況；容易出現(xiàn)塞牙的情況；有脫落風(fēng)險(xiǎn)；容易形成充填物懸突；程序復(fù)雜，操作時(shí)間較長(zhǎng)；在充填的過程中對(duì)隔濕的要求高，臨床實(shí)踐中難以避免微滲漏問題；無主動(dòng)的防齲能力；如有繼發(fā)齲，去除充填物不易，易傷及正常牙體；個(gè)別患者會(huì)出現(xiàn)術(shù)后酸痛的感覺；會(huì)發(fā)生聚合牧縮，可以破壞修復(fù)體的邊緣封閉，破壞牙齒和修復(fù)體界面的粘結(jié)，另一個(gè)潛在的危害是對(duì)牙體組織產(chǎn)生應(yīng)力，承受較大應(yīng)力時(shí)磨耗量過大。

(3)玻璃離子：凝固后材料中含有較多的氣泡，不易拋光，容易粘附色素，影響美觀，易受咖啡、茶等染色；

凝固過程中有較強(qiáng)的吸水性，吸水后材料呈白色堊狀，溶解性增加，容易被侵蝕；

沒有粘結(jié)性，很容易脫落；

強(qiáng)度不高，在使用過程中很有可能出現(xiàn)斷裂或者磨耗過重；操作時(shí)間長(zhǎng)。

（三）嵌體 用金屬或其它材料制成與牙齒窩洞適合的修復(fù)體，鑲嵌在洞內(nèi)，稱為嵌體;蓋在合面的為蓋嵌體。

?缺點(diǎn)：當(dāng)齲洞較小，用嵌體修復(fù)可能會(huì)因其牙體預(yù)備的固位要求而多去除一些牙體組織；

修復(fù)體的邊緣線較長(zhǎng)，只能在齲壞率低、口腔衛(wèi)生好的情況下應(yīng)用，當(dāng)冠低、齲壞率高、缺損大、外形線長(zhǎng)、牙體薄弱時(shí)都不適合作嵌體；固位力差，當(dāng)牙合力大、磨耗重或有磨牙癥時(shí)也不適合作嵌體；有脫落的現(xiàn)象；

制作工藝比較復(fù)雜，一般要通過CAD-CAM，通過掃描，通過切削工藝，它的制作需要醫(yī)生的水平比較高，制作材料的技工技術(shù)也要很高才行；牙體洞型預(yù)備有一定的難度；對(duì)患者的咀嚼習(xí)慣有要求，不能吃太黏、太硬的食物；做嵌體，大部分牙齒通過了根管治療，根管治療的牙齒比較脆，尤其是存留的一些牙尖或者比較薄的壁，所以吃硬的食物很容易使牙體崩裂；金屬嵌體耐用，但不是很美觀；樹脂嵌體操作簡(jiǎn)單，但是耐磨性不好；瓷嵌體美觀性較好，但是較復(fù)合樹脂材料更易碎，而且比較硬，對(duì)對(duì)頜牙會(huì)有磨損；

陶瓷嵌體或高嵌體需要更大體積以避免折裂，這意味著牙齒需要磨去更多。

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參考資料：

環(huán)球科學(xué)公眾號(hào)《兩滴藥水，48小時(shí)完美修復(fù)齲齒！中國(guó)科學(xué)家新發(fā)明，實(shí)現(xiàn)牙釉質(zhì)自我修復(fù)》

Repair of tooth enamel by a biomimetic mineralization frontier ensuring epitaxial growth. Science advances

本文作者：譚雨涵

時(shí)任審閱：于世龍? 劉孟茜

時(shí)任編輯：許心雨

時(shí)任責(zé)任編輯：王雪篪

時(shí)任總編輯：李曉萌

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