出品：科普中国
作者：一言科普团队
监制：中国科普博览
生活中，你是否有这样的疑问？皮肤划个小口子，过几天就能好得跟原来一样。可牙齿呢，为啥我们的牙齿受伤了就不能像皮肤那样自我修复呢？一旦出现龋齿，就只能眼巴巴地等着牙医来帮忙，而且有时候还很难修复，这到底是为啥呢？
牙釉质的“坚不可摧”
牙釉质位于牙齿的最外层，覆盖在牙冠表面，是人体最硬的组织之一，其硬度仅次于金刚石，可以与水晶媲美。牙釉质的厚度约为2毫米，主要成分是羟基磷灰石晶体，含量高达96%-97%，并且以高度有序和紧密的方式排列，在牙齿表面形成一个坚固的屏障。不仅如此，牙釉质就像瓷器的釉面一样光滑，不仅有助于咀嚼和吞咽，还具有美观的作用。
牙齿结构示意图
（图片来源：veer图库）
如此坚硬的牙釉质，为什么会损坏呢？
牙釉质的损坏主要与我们的生活和饮食习惯有关。例如，长期大量食用酸性食物，如柑橘类饮料、食用醋、碳酸饮料等，其含有的酸性成分可以与牙釉质中的钙、磷等发生反应，导致牙釉质脱矿，变薄变脆。此外，糖果、甜品等高糖类食品也是导致牙釉质损坏的重灾区。糖类食品虽然不含酸性成分，但是口腔内的一些细菌如链球菌、乳酸杆菌等，会将糖类代谢为乳酸等有机酸，对牙釉质造成破坏。
牙齿损坏的过程
（图片来源：veer图库）
刷牙是我们日常口腔清洁中重要的一部分，通过对牙齿的清洁可以将其表面附着的牙菌斑等去除，减少菌群产生酸性代谢物的可能。但是，如果在刷牙时用力过大或者牙刷的刷毛不够柔软，则会在牙釉质表面形成沟痕，加速牙釉质的破损。
外伤因素对牙釉质的损害也不容忽视。在日常生活中，牙齿遭受猛烈的外力冲击，如运动过程中面部的碰撞或者摔倒等，容易导致牙釉质出现裂纹，甚至可能发生折断，给牙齿带来严重的损伤。
外力导致牙齿受损
（图片来源：veer图库）
此外，有些人喜欢用牙齿开啤酒瓶盖或者直接用牙齿啃咬核桃等坚果的外壳，这些硬物会对牙釉质产生巨大的压力，使其超出正常承受范围，不仅会导致牙釉质崩裂，影响美观，还可能引发牙齿敏感、疼痛等一系列问题。
牙釉质会损坏，等着它自愈不就行了？
我们都知道，如果皮肤不慎被划破，短短几天时间即可自愈。皮肤的自愈过程主要与皮肤组织内的成纤维细胞、角质形成细胞和血管内皮细胞等有关。当皮肤受到损伤时，伤口周围的细胞会通过分裂和增殖来填补损伤区域，最终实现伤口的愈合和新皮肤的生成。
伤口的愈合过程
（图片来源：veer图库）
而牙釉质就没有这么幸运了，甚至没有细胞可以“帮助”它自愈。牙釉质的形成是一个复杂的过程，当牙本质形成后，内釉上皮细胞分化为成釉细胞。成釉细胞分泌的釉原蛋白、成釉蛋白等釉质基质被包装为分泌颗粒并移动至牙本质的表面进行沉积和初步矿化，形成最内层的釉质。
釉质基质达到一定厚度后，开始进一步钙化。在此过程中，磷灰石晶体的尺寸迅速增加，水和有机物逐渐被吸收，矿化程度增加，形成高度矿化的牙釉质。而成釉细胞完成釉质形成的任务后会与中间层细胞、外釉上皮细胞结合形成牙龈的结合上皮。形成后的牙釉质中缺乏成釉细胞、血管等活性成分，因此，损坏后并不能“自愈”。
乳牙与恒牙示意图
（图片来源：veer图库）
其实，不止牙釉质，我们的牙齿自然再生能力也十分有限。正常情况下，人的牙齿只有两次生长机会，乳牙和恒牙。乳牙在幼儿出生后6个月至3岁之间长出，恒牙则在6岁至12岁逐渐替换乳牙，恒牙可以认为是牙齿最后的生长机会，损坏后自然生长的可能性几乎为零。因此，对于我们“一次性”的牙齿，千万要倍加呵护啊！
牙釉质一旦损坏，只能坐以待毙？
虽然牙釉质不能自然再生，但是万幸我们有技艺高超的牙医和先进的修复技术。
牙釉质的修复方式与损伤的程度有关，如果是轻微的损伤，可以通过填充树脂材料或玻璃离子水泥等进行裂纹的填充，后续经过固化、打磨和抛光实现修复。此外，还可以将陶瓷、树脂等材质的贴片通过粘结剂覆盖在损伤的牙釉质表面，达到修复的效果。如果牙釉质损伤严重已经扩散到牙髓，则需要进行根管治疗。根管治疗可以在消除牙内感染和炎症的同时避免拔牙，再通过根管的填充和封闭，实现牙齿的永久性修复。
修补牙的过程通常很漫长，有时还很痛苦。当牙釉质出现微小裂缝，树脂等材料又无法填充时，这种修又修不了，不修又担心裂缝变大影响牙髓的心情，谁懂啊。不过也不用担心，中国科学家在《Science Advances》杂志上发表的研究成果可能会帮到你。
研究者通过将含有磷酸、二水氯化钙和三乙胺的乙醇溶液混合，制备了一种磷酸盐钙离子簇修复药水。将100微升修复药水滴在损坏的牙釉质表面，经过25℃干燥后，将其放入模拟口腔唾液的溶液中。历经48小时，牙釉质竟然获得了“重生”，并且修复后的牙釉质与天然牙釉质之间的边界还实现了外延生长，修复层的厚度达到2微米。由于新生成牙釉质和天然牙釉质的原料相同，修复后牙釉质在外观和硬度方面与天然牙釉质几乎相同，几乎达到了“以假乱真”的效果。
A. 原生牙釉质扫描电镜图；B. 整颗牙齿图片；C. 修复后的牙釉质扫描电镜图.
（图片来源：参考文献1）
科学家对牙釉质修复的研究从未停止，为实现原生牙釉质的“复刻”，2024年1月，中国科学家利用两亲性多肽分子调控赋予了磷酸钙纳米颗粒的各向异性，成功复制了天然牙釉质的层级结构，实现了牙釉质的原位再矿化和再生修复。
牙釉质的的修复不仅要考虑与原生牙釉质的相似度，还要考虑与天然牙釉质匹配的力学性能。2024年11月，中国科学家在《Nature Commucations》杂志发表了一项关于牙釉质修复材料的研究，结果表明，通过“可控离子水解-湿法纺丝-磁场辅助双向冷冻”三步策略制备的类牙釉质复合材料具有与天然牙釉质高度一致的多级次结构及无机组分，并且具有良好的生物相容性、力学性能和抗菌粘附性。
a-d. 原生牙釉质光学图片和电镜图；e-h. 层级结构类牙釉质光学图片和电镜图.
（图片来源：参考文献2）
结语
用于牙釉质修复的高科技材料层出不穷，但是这些材料的临床应用还需要经过严格的临床实验和监管审批才能实现。复合树脂、玻璃离子、瓷贴面等是临床应用较为广泛的材料，随着制备技术的优化和临床实验的推进，高科技的牙釉质修复材料有望在未来几年内逐步推广，普通人也可以更好更快地修复破损牙啦！
在盼望着科学家们的研究成果能早点儿走进千家万户的同时，我们更应做好日常的口腔护理，养成良好饮食习惯，一刻都不能松懈。
参考文献：
1.Shao C , Jin B , Mu Z ,et al. Repair of tooth enamel by a biomimetic mineralization frontier ensuring epitaxial growth[J]. Science Advances, 2019.
2.Lu J , Deng J , Wei Y ,et al. Hierarchically mimicking outer tooth enamel for restorative mechanical compatibility[J]. Nature Communications, 2024.
3.Tang Z , Chen Z , Wang D ,et al. Peptide Amphiphile‐Mediated Assembly and Fusion of Anisotropic Amorphous Particles for Enamel Remineralization[J]. Advanced Functional Materials, 2024.
4.郭曼丽,聂红兵,周海静.乳酸杆菌在口腔中益生特性的研究[J]. 重庆医学, 2015.
5.周学东,张萍,张静仪,等.饮料导致牙釉质脱矿作用的实验研究[J]. 华西口腔医学杂志, 2001.
6.万冕,李怡婷,郑黎薇,等.牙釉质形成中的表观遗传学机制研究[J]. 中华口腔医学杂志, 2023.
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