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之江新事︱浙大“神水”让牙齿也能自我修复

发表时间:2019-11-21 15:19:07

在牙齿上滴两滴新发明的仿生修复液,将在48小时内在牙釉质表面“生长”出一层性能良好的修复层,它将与原来的牙齿无缝连接,成为一个整体——浙江大学化学系唐·康瑞教授实验室最近诞生的“黑色技术”,创造出了迄今为止可能是最好的牙釉质修复材料。

碳酸钙由传统方法制备,碳酸钙由唐·康瑞团队的新方法制备。由唐·康瑞的团队提供

这种神奇的修补液是怎么制成的?10月17日出版的最新一期国际期刊《自然》将发表一篇由唐·康瑞团队撰写的论文,介绍这种制备传统无机材料的颠覆性方法。不仅搪瓷的主要成分磷酸钙可以在溶液中快速“聚合”,而且广泛使用的碳酸钙(即大理石)也可以这样制备。《自然》评论专家表示,这种方法可能为材料合成打开新的篇章。

唐·康瑞(左起)研究小组在实验室讨论了无机离子低聚物的特性。记者卢·邵青拍摄

“以前,无机化学和高分子化学中制备材料的方法完全不同。我们的研究第一次打破了两者之间的界限,使石头、骨头和牙齿像塑料一样……”唐·康瑞说,“塑料的显著好处之一是它有很强的可塑性,可以根据模具的形状‘生长’成各种形状。例如,三维打印通常由塑料制成,而不是石头。现在,石头也可以成为3d打印的“墨水”。该研究小组称这种无机材料为用新方法生产的无机离子低聚物。

这种新的制备方法的关键是找到合适的封端剂,使其在材料形成过程中发挥巧妙的调节作用。论文的第一作者刘兆铭博士说,通过用理论计算来指导实验,研究小组很快找到了理想的封端剂——三乙胺。利用上海同步辐射装置和浙江大学高分辨率电子显微镜,科研团队进行了大量实验,清晰地观察和描绘了无机材料在三乙胺的作用下形成齐聚物的过程。

唐·康瑞的团队使用仪器观察无机离子低聚物的形成过程。记者卢·邵青拍摄

无机材料结构连续、致密完整、可塑性强,在工业和生物修复领域具有广阔的应用前景。方解石是碳酸钙的晶体形式,是制作光学棱镜的重要材料。这种晶体的表面容易损坏,一个小凹坑会影响观测精度。“这些不规则的小划痕过去无法完美修复,外观往往意味着镜片报废。现在不同了。”唐康瑞表示,科研团队在受损的方解石晶体上涂覆碳酸钙低聚物,新“生长”的材料与原始单晶结构完全一致,完全不影响光学性能。

无机材料的制备采用了唐·康瑞团队的新方法。由唐·康瑞的团队提供。

唐·康瑞说,“无机离子低聚物及其交联聚合”是一个原创的科学新概念,有望在未来引领更多新材料的发现和材料制备方法的创新。

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