最新Nature:揭示牙釉質中的化學梯度

【引言】

牙釉質是牙齒的重要組成部分，常年承受著巨大的咀嚼力、抵抗機械疲勞以及防止脫落。因此，由于生長發育或者蛀牙造成的牙釉質流失或者功能缺陷則會嚴重影響人們的身體健康和生活質量。雖然在過去的幾十年里，人們對牙釉質的形成機理和功能特點有了深入的了解，對其損傷修復或者體外合成的努力卻沒有取得巨大的成功。

【成果簡介】

美國西北大學的Derk Joester（通訊作者）等人發現牙釉質中的高度分級結構和復雜的化學梯度是阻礙牙釉質材料發展的重要因素。基于這一理解，該團隊利用原子級定量成像以及相關光譜學手段展示了牙釉質的精細結構。研究發現，作為牙釉質的基本組成成分，羥基磷灰石晶粒包含有納米級雙層，該雙層圍繞這富含鈉、氟以及碳酸根離子的內核。這一三明治型內核結構則進一步被低濃度的可置換缺陷層包裹。基于密度泛函理論的力學模型和X射線衍射數據表明，化學梯度是殘留應力出現的原因，與晶粒內核傾向于在酸性介質中分解的現象一致，因此研究推測殘留應力可能影響牙釉質力學性能的恢復。研究認為，這一分級雙層結構為牙釉質形成過程中的晶體生長提供了新的模型解釋。2020年07月01日，相關成果以題為“Chemical gradients in human enamel crystallites”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1人牙釉質的分級結構

圖2 牙釉質晶粒的原子級結構和組分

圖3 牙釉質晶粒中的化學梯度及非晶晶界相

圖4 可置換層對牙釉質力學、化學性能的影響

圖5 牙釉質晶粒生長模型

文獻鏈接：Chemical gradients in human enamel crystallites（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2433-3）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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