世界威望学术期刊《科学》(Science)日前刊发北京航空航天大学郭林教授团队与北京大学口腔医院邓旭亮教授团队及美国密歇根大学Nicholas A. Kotov教授协作在类牙釉质复合资料的制备及功能方面获得的研讨成果《多标准构筑人工牙釉质》。研讨制备的多级次类牙釉质复合资料兼具高刚度、高硬度、高粘弹性、高强度、高耐性等特性,力学功能优于之前的类牙釉质复合资料及牙釉质、骨骼、贝壳珍珠母等生物资料。经过改动其组分进行调控,可以制备得到功能与天然牙齿挨近的复合资料:与天然牙釉质附近的硬度和模量既能供给牙齿咀嚼所需的硬度和强度,也能确保不过度磨耗健康牙齿;优于天然牙釉质的粘弹性和韧功可以确保资料耐受更大的轰动和冲击力。
牙釉质是人体中最坚固的天然生物资料,可完成高硬、高弹、高强、高韧等多种相悖力学功能的结合。牙釉质结构较为杂乱、无法再生,修正牙釉质一直是仿生范畴的一项艰巨应战:难以获得与天然釉质多级结构相同的大面积修正层,也难以复刻天然牙齿的各项功能。据了解,牙釉质主要是由规矩平行摆放的羟基磷灰石纳米线复合少数生物蛋白质拼装而成,对其结构的精密解析标明羟基磷灰石纳米线间还具有无机非晶间质层,这种多级微纳结构是牙釉质具有优异才能力学功能的要害。因为缺少一维纳米线的微观标准可控拼装的方法,以及无机非晶纳米资料在制备及描摹调控方面的技能瓶颈,多标准仿照牙釉质的多级结构以期在人工工程资猜中完成乃至超越牙釉质的优异力学功能是一个巨大的应战。
该研讨规划了根据“纳米结构单元的宏量组成及可控拼装”的多标准类牙釉质复合资料组成道路,完成了迄今为止与牙釉质结构最为附近的类牙釉质复合资料的可控制备。详细来讲,经过水热法规划组成了与牙釉质釉柱微观标准挨近的羟基磷灰石纳米线;经过合理调控资料的成长与成核,完成了非晶氧化锆陶瓷层在羟基磷灰石纳米线外表的均匀成长,仿照了天然牙釉质的无机非晶间质层;定向冷冻设备,完成了晶体/非晶复合纳米线与聚合物的复合及微观标准可控拼装,制备得到了从原子标准到微观标准都具有类牙釉质结构的人工牙釉质。这种结构与功能和天然牙釉质附近的复合资料有望成为新一代牙齿修正资料。该研讨为下一代生物力学功能匹配的牙修正资料以及归纳力学功能更为优异的工程资料的规划组成供给了理论学习和规划根底。
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