牙釉質堅硬但無法再生，且結構複雜，如何修復一直是仿生領域的難題。近日，我國學者牽頭開展的人工牙釉質研究取得新突破，結構和性能與天然牙釉質相近的複合材料有望成為新一代牙齒修復材料。
這項研究由北京大學口腔醫院鄧旭亮教授團隊與北京航空航天大學江雷院士、郭林教授團隊及美國密歇根大學Nicholas A. Kotov教授合作，在類牙釉質複合材料的製備及性能研究方面取得了重要進展。
牙釉質是人體中最堅硬的天然生物材料，硬度僅比金剛石略低，具有出色的抗變形和抗振動損傷能力，其優越的力學強度和韌性讓牙齒能夠自如地切割、研磨食物。然而，牙釉質無法再生，由於其結構複雜，修復牙釉質一直是仿生領域的一項艱巨挑戰，難以獲得與天然釉質多級結構相同的大面積修復層，也難以復刻天然牙齒的各項性能。
據悉，該研究設計了基於“納米結構單元的宏量合成及可控組裝”的多尺度類牙釉質複合材料合成路線，實現了與牙釉質結構相近的類牙釉質複合材料的可控制備。通過復刻天然生物材料的多尺度分級結構，所設計的仿生複合材料保留了生物原型的結構複雜性，實現了高剛度、硬度、強度、粘彈性和韌性的結合，為人造牙釉質的宏觀組裝提供了一種新的工程設計方法和途徑。
鄧旭亮介紹，多級次類牙釉質複合材料的力學性能可以通過改變其組分來調控，進而製備得到性能與天然牙齒接近的複合材料。這種材料具有與天然牙釉質相近的硬度和模量，能提供牙齒咀嚼所需的硬度和強度，也能夠保證不過度磨耗健康牙齒；優於天然牙釉質的粘彈性和韌性，可以保證材料耐受更大的震動和衝擊力；該結構和性能與天然牙釉質相近的複合材料有望成為新一代牙齒修復材料。
該研究以《多尺度構築人工牙釉質》為題，於2022年2月在線發表於國際知名學術期刊《科學》（Science）。