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牙釉质再生革命:仿生材料让牙齿实现自我修复

文 / 李凯西

一套多色调的牙科植入物样品,用于牙科修复与美白。(Vladimka production/Shutterstock)
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在我们的牙齿中,牙釉质(enamel)是最坚硬的组织,甚至比骨骼还坚硬。它每天抵抗冷热酸甜的刺激,却有一个致命弱点:一旦受损,几乎无法自我修复。这就是为什么蛀牙、酸蚀一旦发生,往往依靠补牙、贴面或牙冠等方式来处理。

然而,近年国际科研的进展,让牙医界看到了牙釉质再生的可能。多项仿生材料技术正逐步接近临床应用,未来若成功,牙齿保健方式可能出现重大转变。

纳米仿生矿化技术——让牙釉质重新长出来

自2019年起,英国伦敦玛丽女王大学研究团队在《自然·通讯》(Nature Communications)发表研究成果,利用纳米级氟磷灰石液体前驱体,在牙齿表面形成与天然牙釉质排列相似的晶体层。该方法透过自组装机制增强硬度,实验显示效果良好。研究人员认为,未来可应用于早期龋齿与敏感牙的修复。

这种方法的核心,是利用液体中的纳米粒子在牙齿表面“自组装”,像搭积木一样按照天然牙釉质的方向和形态排列。显微镜下,这层新生釉质的排列纹理与真牙几乎无异,硬度也大幅提升。研究人员表示,这项技术未来可能用于早期龋齿修复、敏感牙治疗以及美学修复,而且比传统树脂补牙更耐用。

生物活性蛋白引导——唤醒牙釉质的“生长信号”

2021年,美国华盛顿大学(University of Washington)口腔生物学系在《ACS Biomaterials Science & Engineering》期刊发表研究,提出用富含牙釉蛋白(amelogenin)片段的水凝胶来引导牙釉质再矿化。

牙釉蛋白是牙齿发育时必不可少的结构蛋白,成年后虽然不再分泌,但科研人员通过合成模拟片段,让它在牙齿表面重新“指挥”矿物质沉积,形成类似牙釉质的晶体层。实验中,这种水凝胶在短短48小时内就让牙齿表面长出均匀的矿化层。研究团队认为,这种方法尤其适合早期酸蚀和儿童恒牙保护,因为它温和、可反复使用,而且不会损伤牙体结构。

高能离子辅助矿化——像修补瓷器一样精准修复

2023年,德国基尔大学(Kiel University)的口腔材料科学团队在《Acta Biomaterialia》上报导了一种离子束辅助矿化技术。它通过向牙齿表面精确喷射含钙、含磷离子流,促进微米级的新晶体层与旧牙釉质紧密结合。

这种方法的优势在于修复层和原生牙釉质之间的结合强度极高,不容易在咀嚼或冷热变化下剥落。虽然目前这种技术主要还停留在实验室,但其精准度和高结合力让人看到了在牙外伤修复和高磨耗人群中的应用前景。

光控仿生涂层——牙齿的“隐形盔甲”

同样在2023年,美国麻省理工学院(MIT)的跨学科团队在《Advanced Functional Materials》上发布了一种光固化仿生牙釉质涂层。这种涂层材料由可光交联的羟基磷灰石纳米颗粒和生物聚合物组成,涂抹在牙齿上后通过特定波长的光照在几分钟内固化,形成致密的保护层。

实验显示,这种涂层的耐酸性是天然牙釉质的两倍,可有效阻止咖啡、碳酸饮料和酸性食物对牙齿的侵蚀。研究团队设想,它可以做成牙医诊所的快速护理项目,甚至未来在家中就能完成“自助式”牙釉质加固。

从实验室到牙科诊室——临床应用的挑战与希望

虽然这些研究听上去令人振奋,但要从实验室走进牙医诊室,还需要解决几个关键问题:

持久性——新生牙釉质或仿生层能否在口腔复杂环境中长期稳定存在?
安全性——材料在长期使用中是否会产生副作用或不良反应?
操作可行性——技术能否在牙医的日常操作中高效、安全地完成?
成本与普及性——是否能够让普通患者也负担得起?

目前来看,纳米仿生矿化技术和生物活性蛋白引导法是最接近临床应用的,因为它们操作相对简单,材料生物相容性好,且在多项动物实验中表现稳定。离子束技术和光控涂层则可能首先出现在高端牙科修复或特定人群的防护方案中。

未来牙齿修复或许像美甲一样简单

想像一下,在不久的将来,当牙齿出现初期龋洞或轻微酸蚀时,牙医不再用高速钻头磨去你的牙体,而是轻轻涂抹一层仿生液体、凝胶或涂层,几分钟后,你的牙齿就长出了新的“盔甲”。

这不仅能减少牙齿结构的破坏,还可能让许多人一生都不必再忍受补牙的钻机声。

牙釉质再生让未来临床应用有望简化修复过程,但仍需更多临床试验验证。◇

责任编辑:凌宇#

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