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台灣攜手加拿大 破解琺瑯質堅韌之謎 有望研發更耐用假牙

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國科會2023年2月20日成果記者會,台灣與加拿大 團隊發表牙齒牙釉層相關研究。圖為研究團隊拿著動物牙 齒。 

國科會2023年2月20日成果記者會,台灣與加拿大 團隊發表牙齒牙釉層相關研究。圖為研究團隊拿著動物牙 齒。  (來源 中央社)

(台灣英文新聞 / 生活組 綜合報導)牙齒牙釉層(琺瑯質)之堅韌,一直是項謎,我國與加拿大團隊合作,進行長達18年的研究,終於解開了其中的關竅,為醫材產業研發新材料、牙科臨床治療,帶來重要參考價值。

在國科會支持下,國立成功大學工學院鄭友仁講座教授與醫學院謝達斌講座教授展開了多年團隊合作,鏈結臺灣同步輻射中心與加拿大皇家學會科學學院院士Robert Reisz,探究各種動物牙齒中,牙釉層之材料微觀結構,從中一窺自然界中,如何有效運用進食的養分,精巧配置出具硬且韌的牙釉層,更啟發了前瞻材料的研究與應用,研究成果於今年1月發表於iScience期刊。

國科會指出,牙釉質是人體最堅硬的生物組織,提供了人類終其一生的長時間咀嚼進食所需的耐磨耗性和處理食物的效能。專注於磨潤研究的鄭友仁,想要探究牙釉層這堅硬的生物材料,為何堅硬又不易破脆,不像一般工程材料,硬度越高,就越容易脆裂。

透過奈米機械物理性質量測技術,研究團隊發現,人類牙釉層的硬度由牙齒表面到牙釉層及牙本層的交界處,呈現漸減的梯度特性,而這個梯度特性是牙釉層既硬又韌的關鍵。

為了更進一步了解這梯度特性,以建立開發前瞻材料的準則,謝達斌和鄭友仁團隊研究了不同動物的牙釉層。結果發現,食性是影響硬度的主要進化因素。草食性及雜食性的動物,因進食時需要大量咀嚼,因此演化出較硬的牙釉質,而壽命愈長的動物也會有較厚的牙釉層。適者生存的演化使得較硬及較厚的牙釉層,也具有較大的硬度梯度特性,防止牙釉層的脆裂。

經由同步輻射中心的光源所做的傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR),也偵測到大自然如何運用微量的元素調控,如身體的礦物質與蛋白質成分,精巧形成牙釉層的硬度梯度。

在物種牙齒的蒐集過程,獲得了加拿大皇家學會科學學院院士萊茲(Robert Reisz)的寶貴意見,並蒐集了台灣不容易取得的動物牙齒樣本。

根據中央社,簡而言之,就是牙齒外層堅硬,內層則有吸震功能,因此牙釉層才能又硬又有彈性。鄭友仁表示,隨著台灣高齡化,假牙製造技術可望結合此牙釉研究,製作出更耐用的材質,發展可期。

更新時間 : 2024-02-25 09:10 GMT+08:00