（图示为象牙质的复杂生物结构：牙齿的微管蛋白 (黄色空心圆柱，直径大约1微米)被层状的胶原纤维层所包围(棕色棒). 微小的矿物纳米颗粒被嵌在胶原纤维网络中，而且不可见。 图片来源: JB Forien @Charité)

一支由柏林查理特医科大学的科学家领导的跨学科科研团队，对人类牙齿的复杂结构牙本质进行了检查。

人的牙齿被设计成可以持续使用一生的时间，不论它们经受何种数量的力。然而，科学家们还没有完全解释牙本质的高失败阻力。守着同步加速器源BESSY II在HZB，柏林，德国和欧洲同步辐射装置ESRF，格勒诺布尔，法国的科学家们，能够报告矿物颗粒的预压缩数据。生物结构的阻力，作为内部阻力增加了，并促进了裂纹的扩展。

材料被工程师们使用内部应力的特定应用进行了加固。人的牙齿是无法修复损害的，这点不同于其中一部分由活细胞构成的骨骼。牙齿的大部分是由类似骨骼的材料构成，牙本质由矿物纳米粒子构成。这些纳米颗粒通过胶原蛋白纤维被覆盖和紧紧相连。这类纤维可以在每个牙齿的层状结构中被观察到，可使牙齿抵抗损害，使它们变得很坚固。然而，关于防止牙齿的裂纹扩展的方法仍然是一个谜。

最近，来自柏林查理特朱利叶斯 - 沃尔夫研究所的研究人员们，和他们来自柏林工业大学材料工程系、波茨坦的胶体与界面MPI学院、以及海法的以色列技术学院的合作伙伴们， 参与这些对生物结构的详细检查和研究。在德国柏林的mySpot BESSY的设施进行微波应力实验HZB，研究人员还通过在法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置（ESRF）和纳米成像设备分析了矿物纳米粒子的局部方位。

研究小组还发现，附着在纤维上的矿物颗粒，被压缩为小胶原纤维后会开始萎缩。来自柏林查理特医科大学的Julius Wolff学院的Paul Zaslansky博士解释到。

我们的团队能够使用湿度的变化，来说明如何应力出现在胶原纤维的矿物质上。压缩状态有助于防止裂纹扩展，同时我们发现，压缩发生在裂纹不易到达牙齿内部部分，这可能会损坏敏感的牙髓。

通过这种方式，由于压缩应力可以避免在牙齿上形成任何裂纹。

他们还分析了如果紧矿物质蛋白链接被加热破坏的后果。牙本质在这种情况下会变弱，查理特的科学家 Jean-Baptiste Forien说。

因此我们认为，在颗粒与蛋白之间的应力平衡，对于牙齿在口腔中的扩展生存很重要。

这些结果有助于理解，失效的人造牙齿作为健康牙齿替代品的表现。人工置换是比较被动的，并缺乏天然牙具有的一定机制。其结果是，填充物不能承受在口中以及天然牙齿所施加的应力。“我们的研究结果可能会激发对牙齿修复或替代品的陶瓷结构的发展”，Zaslansky说。

新材料在线编译整理——翻译：Gary    校正：摩天轮