蛀牙的新救星?「以牙还牙」的仿生技术让自行牙齿重生!

害怕看牙医的你,恐怕也曾遇过蛀牙拔牙的噩梦——诊疗室传来令人头皮发麻的鑽声、麻药刺鼻的味道、金属器具在口腔中敲敲戳戳的动作让人全身颤抖……所有的一切,都让人不想再经历第二次。不过现在,害怕蛀牙的人有福了!科学家研发了一种可以促进牙齿釉质再生的产品,为蛀牙疗法提供了一个全新的解方。

牙齿是怎么长出来的?

在介绍这个新解方之前,必须先来了解我们的牙齿是怎么形成的。每日帮助我们咀嚼进食,还有说话发音不漏风的牙齿,是由三种硬组织构成的,分别是牙釉质(enamel/俗称珐琅质)、牙本质(dentin)及牙骨质(cementum)。

蛀牙的新救星?「以牙还牙」的仿生技术让自行牙齿重生!插图牙齿的构造示意图。

包覆牙齿最外层的牙釉质,主要成分为钙和磷,是人体唯一没有细胞性的组织,也是矿化程度最高、最坚硬的组织。在莫氏硬度量表中,最坚硬的矿物——钻石的等级为10,而牙釉质则为5,是当中排名最高的生物组织。(所以千万别试着拿自己的牙齿与钻石硬碰硬,牙齿可是会粉身碎骨的!)
而在牙釉质底下一层是牙本质,是组成牙齿主体的微黄色组织,也被称作象牙质或齿质。它的硬度低于牙釉质,高于牙骨质。牙骨质具有与骨髓类似的构造,包覆在牙根最外围,负责保护牙根和牙本质。牙本质和牙骨质终身都会不断生长,但位于最外层的牙釉质就不是这样了。

不知不觉中,蛀牙可能会悄悄找上门

牙釉质是由成釉细胞(ameloblast)所生成,当牙齿还在牙肉中未探出头前,成釉细胞会分泌可形成牙釉质的蛋白质。不幸的是,一旦牙釉质长好,功成身退的成釉细胞便会死去,所以牙齿一旦长出来后,牙釉质就会停止生长。然而无法自行再生的牙釉质,却仍然在我们日常生活中不断被磨损、伤害。

适当地摄入糖分能使人充满能量和保持心情愉悦,但当你在享用甜食时,口腔内的细菌也在分一杯羹。细菌在代谢糖分和其他可发酵的碳水化合物的过程中,会产生酸性物质,发生去矿化(demineralization),即牙釉质被酸腐蚀溶解的作用。虽然牙釉质无法再生,不过研究显示,唾液里的钙和磷酸、牙膏和饮用水中的氟化物,可以稍微帮助牙齿再矿化(remineralization),让矿物离子填入牙齿结构上的孔隙,修补牙釉质。但如果没有做好口腔卫生保养,再矿化的程度赶不上细菌日一日的蚕食,无法自行修的牙釉质被蛀蚀的面积就会越来越大。
而让问题更棘手的是,牙釉质内部并没有任何神经和血管,即使受到细菌的攻击,也无法向我们发出求救信号。当我们终于感到疼痛时,往往代表这层第一防线已沦陷、压迫到牙齿更深层的神经,这才惊觉为时已晚——牙齿蛀掉啦!

蛀牙的新救星?「以牙还牙」的仿生技术让自行牙齿重生!插图(1)

当感觉到疼痛时,就代表已经蛀牙了。

以牙还牙的仿生技术,让牙齿再生!

如果蛀牙程度尚算轻微,牙医还可以用补牙的手段,移除腐蚀的部分后,以银粉、树脂或陶瓷的填充材料补上牙洞,来恢牙齿的正常功能。一旦蛀牙范围太大无法补救的话,便只剩下拔牙一途。
不过,科学家受到牙齿形成的过程启发,研发了「以牙还牙」的仿生技术。来自华盛顿大学的研究团队,从成釉细胞产生的牙釉质形成素(amelogenin)上获得灵感。这种蛋白质是形成牙釉质和牙骨质的关键,可以捕捉构成牙釉质成分的离子并将之合成,主掌控牙齿表面与根部形态的功能。研究人员在解析了牙釉质形成素的氨基酸排列结构之后,找到了可快速生成再矿化层的一段特定序列。他们在实验室以人工方式,合成造出一段由22个氨基酸脱水缩合而成的肽(peptides),作为修牙釉质的活性成分。
为了测试这种特肽的有效性,研究团队以人工手段将牙齿去矿化,来模拟蛀牙的情形,并进行不同处理的实验。他们将蛀牙分别放入含有不同浓度氟化物、钙和磷离子以及特肽的溶液中,让受损的牙齿表面可以曝露在这些成分中,观察牙釉质修的状况。经过比较发现,单纯含有特肽成分的处理,可以生成最厚实的再矿化表层(10μm),修的效果最好,如同健康的牙釉质般。

 

蛀牙的新救星?「以牙还牙」的仿生技术让自行牙齿重生!插图(2)

牙齿的仿生技术实验。

经过实验证实,这些肽可以嵌合到牙齿表面,协助吸收合成钙磷粒子,重新修牙釉质的结构。这个崭新的仿生技术,打破了过去用非生物手段和材料进行牙齿形的限,可谓让不可自行修的牙釉质能够再次重生!
目前这种肽成分仍在实验阶段,需要经过更多整全的测试,才能投入临床使用。而针对比牙釉质更深层的蛀牙问题,也可能无法单靠此种方法完全解决。但是这一研究成果确实为口腔医学界带来新突破,除了能应用在蛀牙疗程上,也有望可添加在牙膏、补强剂、漱口水等产品中,作为重塑和加强口腔保健的日用品。也因为其不含氟化物的特性,所以对大人和小孩而言,会是更安全有保障的选择。
虽然科学家的努力不懈,让口腔保健的疗法和技术一再创新和进步,但在照顾牙齿健康这件事上,还是老话一句:预防胜于治疗!所以你各位啊,想免于牙痛蛀牙之苦,勤刷牙和定期找牙医检查,才是上上策。

蛀牙的新救星?「以牙还牙」的仿生技术让自行牙齿重生!插图(3)预防胜于治疗!好好刷牙与定期看牙医才是上上策。

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