【材料】非晶陶瓷用于牙釉质修复的研究- 大数跨境

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2020-03-22

导读：北京航空航天大学化学学院郭林教授团队和北京大学口腔医院邓旭亮教授、卫彦教授团队合作，发展了晶体-非晶界面构筑技术并创建硬组织原位生长修复策略，在受损牙釉质表面均匀生长非晶氧化锆陶瓷修复层。

非晶相物质作为生物矿化前驱体，是骨骼、珍珠母以及牙釉质等多种生物组织发育的重要环节，特别是在人类成熟的牙釉质中，非晶相仍存在于晶体HA纳米棒之间，这使得牙釉质具有优异的机械性能和抗酸腐蚀能力。那么，有无可能将非晶相物质应用于牙釉质修复中呢？近日，北京航空航天大学化学学院郭林教授团队和北京大学口腔医院邓旭亮教授、卫彦教授团队合作，发展了晶体-非晶界面构筑技术并创建硬组织原位生长修复策略，在受损牙釉质表面均匀生长非晶氧化锆陶瓷修复层。

近年来，硬组织修复在生物医学与生命健康领域备受关注。以人类牙釉质为例，极高的硬度保证咀嚼功能的同时保护口腔生理环境。在日常生活中，如致龋细菌、机械损伤或pH值极高的饮料等，都易引起严重的口腔疾病和系统性疾病；并且人的牙釉质是超硬、高度结晶的，无法在整个生命周期中自我修复或再生，故亟需开发可靠和可持续的牙釉质修复技术用以提高生物体的生活质量，延长生物陶瓷材料的寿命。目前牙齿修复策略主要由复合树脂或玻璃离子胶结物组成的复合材料自上而下得填充至缺损牙釉质中，但是它们的聚合收缩会导致材料-牙釉质界面产生微渗漏；此外，自下而上的生物矿化法近年来也被用来修复牙釉质，但其效率低，界面连接薄弱，严重制约了生物矿化法在硬组织修复领域的应用。

北京航空航天大学联合北京大学口腔医院研发的非晶陶瓷修复层很好的弥补了上述缺憾。通过控制Zr⁴⁺在受损牙釉质表面的吸附与水解，原位生长出厚度为400 nm左右的非晶氧化锆包覆层。此非晶氧化锆层的原位生长既可以渗透到受损牙釉柱之间形成物理锚定连接，提升界面作用力；修复层与牙釉质表面还形成了化学作用（如氢键、共价键等）进一步提升修复层与基底的黏附力，增强稳定性。受益于仿生的晶体-非晶界面构筑，该策略修复的牙釉质力学性能恢复至健康牙釉质水平（模量和硬度分别达到82.5 GPa和5.2 GPa及优异的粘弹性（tanδ））。