最新Nature发现蛀牙的奥秘:我们的目标是没有蛀牙

【字体: 时间:2020年07月02日 来源:生物通

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  研究从原子水平揭示了人类牙釉质的复杂性,这一原子结构提供了前所未有的细节,可能有助于研发预防或阻止蛀牙的新方法

  

在一项新研究中,科学家结合先进的显微镜技术和化学检测技术,以前所未有的原子分辨率揭示了人类牙釉质的结构组成,以及其中意料之外的不规则性,这些发现可以使人们更好地了解并预防蛀牙。

这项研究发表在7月1日的Nature杂志上。

Jason Wan博士说:“这项工作提供了比我们以前所知道的有关牙齿原子组成的详细得多的信息。这些发现可以拓宽我们的思维和方法,增强牙齿抵抗机械力,以及修复由于腐蚀和腐烂而造成的损坏。”

根据世界卫生组织的数据,蛀牙是最常见的慢性疾病之一,影响了全世界90%的儿童和绝大多数成年人。蛀牙未经治疗会导致疼痛脓肿,骨骼感染和骨骼流失。

当口腔中过多的酸腐蚀牙釉质时,牙齿开始腐烂。长期以来,科学家们一直希望能在原子水平上更完整地了解牙釉质的化学和机械性质,更好地了解(并可能预防或逆转)牙釉质的流失。

在最新研究中,为了以最小的比例测量牙釉质,研究人员使用了显微镜方法,包括扫描透射电子显微镜(STEM),该方法将电子束引导通过材料,绘制原子组成。

研究表明,牙齿的珐琅质纳米级高度紧密束缚的椭圆形晶体,其宽度约比人类头发细1000倍,这些微小的微晶主要由羟磷灰石组成。化学检测技术提出存在一些微量化学元素,为了定义这些微量元素,研究团队使用了一种称为原子探针层析成像的成像工具,通过减少从样品中去除原子层的方法,提供了更精细的逐个原子视图。

研究人员将超快速化学检测器与STEM结合在一起,在非常低的温度下,以最大程度地减少牙釉质损害,收集更详细的化学数据。之后他们将信息以多个分辨率汇总在一起,更全面地了解微晶的化学和结构特征。

结果表明,微晶由羟基磷灰石原子的连续均匀晶格组成,但晶格结构似乎散布着暗畸变,尤其是在微晶的最内层。

文章一作,Paul Smeets博士说,“人类牙釉质在化学上比我们想象的要复杂得多。”

当研究人员将微晶暴露在酸中时(与在口中发生的情况类似),其核心比外壳具有更大的侵蚀,因此有必要进行进一步的建模和实验以证实这些结果,探索应力的概念。该研究小组还计划继续使用这些方法,了解更多有关酸如何影响珐琅质的信息。

DeRocher说:“这些新信息将实现以前无法实现的基于模型的搪瓷降解模拟,从而帮助我们更好地了解蛀牙的发展。”

这些发现可能会导致新的方法来增韧牙釉质,防止或逆转空腔的形成。

(生物通)

原文标题:

Chemical Gradients in Human Enamel Crystallites


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