牙釉质是人体中最坚硬的组织。它必须如此。每天，它都要承受数百牛顿的咀嚼力、从冰淇淋到热咖啡的温度变化，以及酸性食物和细菌代谢物的持续化学侵袭。一颗人类臼齿可以承受超过700牛顿的负荷，大约相当于一个小型成人的重量。然而，这种非凡的物质存在一个残酷的生物学缺陷：它不含任何活细胞。而没有活细胞的东西就无法自我修复。
这一悖论自修复牙科学诞生以来一直是其核心且令人沮丧的事实。一旦牙釉质出现缺口、侵蚀或磨损，身体就无法重建它。现有的最佳治疗方法（氟化物清漆和再矿化牙膏）可以强化剩余的牙釉质，但它们无法替代原始组织复杂有序的微观结构。它们无法在任何有意义的层面上实现再生。
诺丁汉大学的一个研究团队现已展示了一种完全规避这一悖论的解决方案。他们不是试图诱导活细胞去做它们无法做到的事情，而是设计了一种基于蛋白质的凝胶，模拟了牙釉质在婴儿期首次形成时的发育生物学过程。当刷在受损牙齿上时，这种凝胶充当智能支架，引导新的矿物晶体生长，无缝地融入牙齿的现有结构。他们报告说，再生出的牙釉质行为与真正的牙釉质完全一样。
这项研究由博士后研究员Abshar Hasan博士和资深作者Alvaro Mata教授领导，发表在《自然·通讯》期刊上（DOI: 10.1038/s41467-025-64982-y）。
从发育过程中借用的支架
牙釉质按重量计大约96%是矿物质，其余部分是水和一小部分特殊蛋白质。这些蛋白质是故事的关键。在婴儿期和幼儿期的牙齿发育过程中，称为成釉细胞的特化细胞会分泌一种复杂的结构蛋白混合物，这些蛋白质自组装成一个三维基质。这个超分子蛋白质网络随后引导羟基磷灰石晶体（赋予牙釉质硬度的磷酸钙矿物质）生长成精确组织、平行排列的杆状结构，称为釉柱。正是这种从纳米尺度到宏观尺度的分层结构，赋予了牙釉质非凡的韧性和抗断裂能力。
一旦牙齿萌出、成釉细胞消失，那个蛋白质模板就永远消失了。后续的任何生物过程都无法重新创造它。
诺丁汉的凝胶采取了一种不同的方法。它不是将合成矿物涂层沉积在牙齿表面——这种策略至多产生一层薄而杂乱、与天然牙釉质几乎无相似之处的涂层——而是旨在复制那些原始发育蛋白质的功能。它是一种工程肽配方，当应用于脱矿或侵蚀的牙釉质时，会在受损牙齿表面及内部自组装成一个瞬时支架。这个支架能穿透微观裂缝、孔隙和侵蚀区域，填补传统治疗方法无法触及的缺陷。
一旦到位，凝胶会触发一个称为外延矿化的过程。它吸引唾液中天然存在的钙离子和磷酸根离子，引导它们有序结晶成与下方健康组织晶格对齐的新釉柱。新的矿物质不是形成一个独立的人工帽盖，而是直接与现有牙釉质结合，恢复其微观结构和机械性能。
现实世界测试
研究团队对再生组织进行了一系列模拟现实条件的测试：重复刷牙、循环咀嚼力以及暴露于酸性食物和饮料。在每项测试中，再生牙釉质的表现与健康的天然牙釉质无法区分。新的矿物质层没有分层、开裂或优先磨损。它承受住了与原始组织相同的机械负荷和化学侵蚀。
这与早期的再矿化方法有着关键区别。例如，氟化物清漆会促进牙齿表面形成氟化钙或氟磷灰石，这有助于防止进一步脱矿并减轻敏感。但由此产生的矿物质沉积物结构杂乱，比天然牙釉质薄得多，并且缺乏赋予牙釉质机械弹性的分层釉柱结构。它是一个补丁，而不是修复。相比之下，诺丁汉的凝胶不仅沉积矿物质，它还重现了矿物质有序化的发育过程，产生出结构和性质与原始组织相匹配的组织。
全球性问题与近期解决方案
牙釉质损伤不是一个冷门问题。研究人员指出，它影响着全球约一半的人口，表现为龋齿、酸性饮食导致的侵蚀、磨牙造成的磨损，以及牙本质敏感这一普遍问题——当牙釉质磨损到足以暴露下方较软的牙本质时，由热、冷或甜刺激触发的剧烈、短暂的疼痛。
临床需求覆盖各个年龄段。患有发育性牙釉质缺陷的儿童、因含糖和酸性饮料导致早期侵蚀性病变的青少年、有磨牙症相关磨损的成年人以及有累积性侵蚀和磨损的老年人都能从一种能真正恢复失去的牙釉质结构、而不仅仅是减缓进一步流失的治疗方法中受益。
其中一个特别有前景的应用是治疗敏感牙齿。当凝胶涂在暴露的牙本质表面时，它会在表面生长出一层牙釉质样的矿物质层，物理性地封闭将疼痛信号传递到神经的微小管道。初步结果表明，这种方法比当前的脱敏剂能提供更持久的缓解，后者通常需要反复使用且仅能提供暂时效果。
该技术还可能用于提高牙齿填充物的耐久性。填充物与牙齿之间的界面是一个长期存在的弱点——边缘的微小间隙允许液体和细菌渗透，导致继发性龋坏和最终失败。一种能同时与牙齿和修复材料直接结合的矿物质层可以创造出更牢固、更持久的结合。
从实验室到临床
研究团队已经通过诺丁汉大学的衍生初创公司Mintech-Bio开始了从实验室到临床的过渡。Mata教授表示，该技术是本着临床医生和患者的需求设计的：安全、可在专业环境中快速应用、并且可扩展到商业生产。该公司预计在2027年年中前将首个产品推向市场。
这种凝胶的多功能性为多种产品形式打开了大门。专业级配方可在牙科诊所用于治疗局部侵蚀性病变或广泛磨损。一种类似牙膏或漱口水的消费级版本可用于维护和早期干预。还有一种特殊配方可供牙医用于密封和加固新填充物的边缘。
这种方法的独特之处在于其概念基础。它不是与牙釉质的生物学限制抗争，而是与之协作，借用了进化本身发展出来但又在牙齿萌出后放弃的策略。通过模拟身体无法再产生的发育基质，这种凝胶有效地重新开启了一个大自然未完成的过程。
对于全球大约40亿患有某种形式牙釉质损伤的人来说，这种差异并非学术性的。这是修补问题和真正修复问题之间的区别。
婷 翻译