这项创新来自诺丁汉大学药学院及化学与环境工程系的研究人员。他们的新材料灵感来源于幼儿时期形成牙釉质的生物过程。它旨在修复因矿物质流失而变弱或因侵蚀而磨损的牙釉质，同时加固仍然健康的牙釉质。
这项研究成果发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上，可能为新一代牙科治疗方法铺平道路，这些方法不仅能保护现有牙釉质，还能真正帮助恢复其结构。
新凝胶如何使牙釉质再生
该技术最令人期待的特点之一是其简单性。牙医可以通过类似现有氟化物治疗的操作将凝胶直接涂抹在牙齿上，因此有可能轻松地融入日常牙科护理中。
然而，与传统的氟化物产品不同，这种新凝胶不含氟。相反，它使用一种由蛋白质制成的材料，该材料模仿了牙齿最初发育时负责引导牙釉质形成的天然蛋白质的重要特性。
涂抹后，凝胶会形成一层薄而耐用的涂层，可渗透牙齿表面并填充微小的裂缝和间隙。这层涂层随后为重建牙釉质的矿物结构提供了框架。
该过程依赖于钙离子和磷酸根离子，这两种是唾液中天然存在的重要矿物质成分。凝胶会吸引这些矿物质，并帮助它们以有序的方式排列，生长成新的晶体。
科学家将这一过程称为外延矿化（epitaxial mineralization）。从本质上讲，这意味着新的矿物晶体与现有牙釉质对齐生长，使新形成的材料能够与原始牙齿表面在结构上融为一体。
这种有序排列尤为重要，因为牙釉质之所以具有非凡的硬度和耐久性，正是源于其矿物晶体的精确排列。仅仅将矿物质沉积在牙齿上，不足以重建使天然牙釉质如此有效的复杂结构。
通过引导晶体生长，这种新凝胶可以恢复健康牙釉质的微观结构和物理特性。
有望解决牙齿敏感和龋齿问题
研究人员还发现，他们的材料可以用于暴露的牙本质（在美国通常称为dentin）。牙本质是牙釉质下方的牙齿组织层。它比牙釉质软，并含有可以向牙齿内部神经传递感觉的微小管道。
当牙釉质磨损或牙龈萎缩时，暴露的牙本质会使牙齿对热、冷、甜或酸性食物和饮料特别敏感。
这种新凝胶可以促进在暴露的牙本质上形成一层类似牙釉质的矿物层。这可能有助于减轻牙齿敏感，同时改善牙科修复体（如用于修复受损牙齿的填充物和其他治疗）的附着效果。
其潜在益处十分可观。牙釉质退化是龋齿的主要因素之一，并导致影响全球近一半人口的牙齿问题。这些问题可能引起疼痛、感染，最终导致牙齿缺失。口腔健康不佳还与更广泛的健康问题相关，包括糖尿病和心血管疾病。
牙科领域最大的挑战之一是，在牙齿完全发育后，牙釉质没有能够重建自身的活细胞。虽然唾液可以自然地补充牙釉质损伤最早期阶段流失的部分矿物质，但身体无法再生大量已被磨损的牙釉质。
现有的治疗方法，包括氟化物清漆和再矿化产品，可以帮助保护牙齿并修复早期的矿物质流失。然而，它们无法完全重建已经丧失的牙釉质。
这项新技术旨在克服这一局限，通过促进形成具有与原始牙釉质相似特性的新矿物组织。
再生牙釉质的性能与天然牙釉质相当
研究团队在模拟日常使用条件的实验中测试了再生材料的机械强度和耐久性。
这些实验考察了新形成的牙釉质在牙齿日常经历的活动和接触下的反应，包括刷牙、咀嚼以及与酸性食物的接触。
结果令人鼓舞。据研究人员介绍，再生牙釉质表现出与健康天然牙釉质相当的机械性能，这表明该材料提供的作用不仅仅是临时的保护涂层。
该研究的第一作者、博士后研究员阿布沙尔·哈桑（Abshar Hasan）博士解释了为什么重建牙釉质的内部结构如此重要。
“牙釉质具有独特的结构，这赋予了它卓越的性能，终生保护我们的牙齿免受物理、化学和热损伤。当我们的材料应用于脱矿或受侵蚀的牙釉质，或暴露的牙本质时，它能以整合且有序的方式促进晶体生长，恢复我们天然健康牙釉质的结构。我们在模拟‘真实生活场景’（如刷牙、咀嚼和接触酸性食物）的条件下测试了这些再生组织的机械性能，发现再生牙釉质的表现与健康牙釉质完全一样。”
这些研究结果表明，这种凝胶最终可能提供一种恢复受损牙釉质的强度和保护功能的方法，而不仅仅是减缓进一步恶化。然而，实验室结果尚未证明该治疗在患者长期使用中的效果如何。
牙釉质修复的新时代？
除了能够再生牙釉质之外，研究人员还强调，这项技术在开发时就考虑到了实际的牙科应用。
这种凝胶被设计为安全、易于涂抹，并适合大规模生产。其多功能性还使其能够被融入多种类型的牙科产品中，有可能使患有牙釉质侵蚀、牙齿敏感或其他涉及牙本质暴露问题的不同年龄段患者受益。
诺丁汉大学生物医学工程与生物材料讲席教授阿尔瓦罗·马塔（Alvaro Mata）领导了这项研究，并强调了将这一发现转化为牙医可用产品的潜力。
“我们感到非常兴奋，因为这项技术在设计时充分考虑了临床医生和患者的需求。它安全，可以轻松快速地涂抹，并且可规模化生产。此外，该技术用途广泛，这为将其转化为多种类型的产品创造了机会，可以帮助各个年龄段、患有与牙釉质缺失和牙本质暴露相关的各种牙齿问题的患者。我们已经通过我们的初创公司Mintech-Bio启动了这一进程，希望明年能推出首款产品；这项创新可能很快就会帮助世界各地的患者。”
研究人员已经通过他们的公司Mintech-Bio着手推进商业化工作，目标是在成果发布后的次年尽早推出首款产品。
尽管在这项技术成为成熟的牙科治疗方法之前，进一步的开发和临床验证仍将十分重要，但其重建天然牙釉质结构和强度的能力代表了一项有前景的进展。
如果该方法在患者身上证明成功，它可能会从根本上改变牙医应对牙釉质缺失的方式，使重建过去只能使用传统牙科材料进行保护或修复的牙齿表面成为可能。