伦敦玛丽皇后大学科学家学习大自然,开发出可以再生牙釉质的材料
时间:18/06/04

      伦敦玛丽皇后大学的研究人员开发了一种新的矿物材料生长方法,可以使牙釉质和骨等硬组织再生。


      牙釉质位于我们牙齿的外部,是身体中最坚硬的组织,它使我们的牙齿在承受很大咬力、暴露于酸性食物和饮料以及极端温度的环境条件下,仍能在我们生命当中的很长一段时间里发挥正常作用。其高度组织化的结构成就了其这种卓越的表现。


      然而,与身体的其他组织不同,牙釉质一旦失去就无法再生,这会导致牙齿疼痛和脱落。这些问题影响了世界人口的50%以上,因此,牙科领域的科学家们一直致力于寻找使牙釉质再生的方法。


      这项发表在Nature Communications上的研究(“无序有序蛋白质相互作用指导分层矿化结构的生长”)表明,这种新方法可以制造与牙釉质一样,具有非凡精度和顺序的材料。
 


再生牙釉质材料特写(图片:阿尔瓦罗•马塔)


      这种材料可用于多种牙齿并发症的治疗,如预防和治疗蛀牙或牙齿敏感(也叫牙本质过敏)。


      玛丽皇后大学工程与材料科学学院的牙科医生Sherif Elsharkawy博士是这篇研究报道的第一作者,他说:“这项研究很令人兴奋,因为矿化平台的简单性和多功能性为治疗和再生牙齿组织创造了机会,例如,我们可以开发耐酸绷带,可以渗透、矿化、保护人类牙齿暴露的牙本质小管,以治疗牙本质过敏症。”


      已开发的这种机制基于一种特定的蛋白质材料,它能够触发和引导磷灰石纳米晶体在多个尺度上的生长(类似于牙釉质在我们体内发育时这些晶体的生长方式)。而这种结构组织对天然牙釉质表现出的优异物理性质至关重要。


      玛丽女王大学工程和材料科学学院的Alvaro Mata教授(文章主要作者)说:“材料科学的一个主要目标是向大自然学习,在精确控制分子构建块的基础上开发有用的材料。在这项研究中,关键的发现是利用无序蛋白质来控制和引导多种尺度矿化过程实现的可能性。通过这种方法,我们开发了一种技术,可以很容易地合成新材料,这种合成材料可以在大面积上模仿牙釉质的层次结构,并具有调整其属性的能力。


      对矿化过程的控制开启了创造材料的新纪元,这些材料可以模仿牙釉质以外的不同硬组织的材料,如骨骼和牙本质。因此,这项工作有可能广泛应用于再生医学当中。此外,该研究还提出了无序蛋白质在人体生理学和病理学中所起作用的相关见解。

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