牙釉質(zhì)堅硬但無法再生，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何修復(fù)一直是仿生領(lǐng)域的難題。近日，我國學(xué)者牽頭開展的人工牙釉質(zhì)研究取得新突破，結(jié)構(gòu)和性能與天然牙釉質(zhì)相近的復(fù)合材料有望成為新一代牙齒修復(fù)材料。

這項研究由北京大學(xué)口腔醫(yī)院鄧旭亮教授團隊與北京航空航天大學(xué)江雷院士、郭林教授團隊及美國密歇根大學(xué)Nicholas A. Kotov教授合作，在類牙釉質(zhì)復(fù)合材料的制備及性能研究方面取得了重要進展。

牙釉質(zhì)是人體中最堅硬的天然生物材料，硬度僅比金剛石略低，具有出色的抗變形和抗振動損傷能力，其優(yōu)越的力學(xué)強度和韌性讓牙齒能夠自如地切割、研磨食物。然而，牙釉質(zhì)無法再生，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，修復(fù)牙釉質(zhì)一直是仿生領(lǐng)域的一項艱巨挑戰(zhàn)，難以獲得與天然釉質(zhì)多級結(jié)構(gòu)相同的大面積修復(fù)層，也難以復(fù)刻天然牙齒的各項性能。

據(jù)悉，該研究設(shè)計了基于“納米結(jié)構(gòu)單元的宏量合成及可控組裝”的多尺度類牙釉質(zhì)復(fù)合材料合成路線，實現(xiàn)了與牙釉質(zhì)結(jié)構(gòu)相近的類牙釉質(zhì)復(fù)合材料的可控制備。通過復(fù)刻天然生物材料的多尺度分級結(jié)構(gòu)，所設(shè)計的仿生復(fù)合材料保留了生物原型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，實現(xiàn)了高剛度、硬度、強度、粘彈性和韌性的結(jié)合，為人造牙釉質(zhì)的宏觀組裝提供了一種新的工程設(shè)計方法和途徑。

鄧旭亮介紹，多級次類牙釉質(zhì)復(fù)合材料的力學(xué)性能可以通過改變其組分來調(diào)控，進而制備得到性能與天然牙齒接近的復(fù)合材料。這種材料具有與天然牙釉質(zhì)相近的硬度和模量，能提供牙齒咀嚼所需的硬度和強度，也能夠保證不過度磨耗健康牙齒；優(yōu)于天然牙釉質(zhì)的粘彈性和韌性，可以保證材料耐受更大的震動和沖擊力；該結(jié)構(gòu)和性能與天然牙釉質(zhì)相近的復(fù)合材料有望成為新一代牙齒修復(fù)材料。

圖為我國學(xué)者牽頭開展的《以多尺度構(gòu)筑人工牙釉質(zhì)》研究今年2月在線發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。（圖片由受訪者提供）

該研究以《多尺度構(gòu)筑人工牙釉質(zhì)》為題，于2022年2月在線發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）。（記者林苗苗）