中国共产党嵊泗县第十三届委员会召开第二次全体会议

2022年，WHO发布的《全球口腔健康状况报告》显示，世界上近一半的人口患有口腔疾病。北京大学口腔医院邓旭亮教授带领团队针对口腔领域“补牙反复掉、堵牙难止疼、种牙骨不足”等难题，开展了“口腔硬组织修复材料研发和临床关键技术”相关研究。

历时二十余载，项目组在仿生修复领域，取得了“理论创新-技术突破-产品转化-临床应用”全链条研究成果。项目组在天然牙/颌微观构效机制理论研究中取得了突破性成果，革新了口腔医学基础理论，领跑国际口腔硬组织结构基础研究；实现了牙/颌微结构仿生和功能适配技术体系从追踪模仿到超越引领，对推动我国口腔医疗科技发展作出了积极贡献。项目组研发的系列牙/颌修复材料产品不仅打破了国外技术壁垒，实现国产替代，而且抢占了仿生修复技术领域国际制高点；创新了临床治疗策略，为我国口腔医学发展带来变革，产生了重大社会经济效益。该项目荣获2024年中华医学科技奖医学科学技术奖一等奖。

▋发明双相仿生自组装技术，延长牙齿“服役”时间

◆发现牙齿超高力学性能的原子界面力-构耦合原理。项目组从原子尺度解析牙齿结构基础，发现纳米晶体间存在非晶体间质层，解析了晶体/非晶体原子界面力-构耦合的牙齿高强高韧机制。低咀嚼应力的传递以非晶体散射迟滞为主，晶体阻碍非晶体剪切带传播；高咀嚼应力的传递以晶体位错滑移为主，非晶体抑制补偿晶体位错；晶体/非晶体“刚柔并济”协同提升牙齿力学性能，阐明了牙齿在口腔内长期“服役”的微结构力学基础。

◆发明仿生牙齿多级结构组装技术。针对牙齿修复材料难以同时实现高强、高韧、高刚、高弹的难题，项目组提出了异质超结构-复杂界面强韧化策略，创建了仿生牙齿多级结构组装技术，设计出晶体/非晶体微纳界面力构协同的纳米基元，采用双相冷冻技术逐级有序组装，实现了牙齿高度复杂分级结构的程序化构筑，制备出从纳观到介观再到宏观多尺度复刻天然牙的人工牙釉质，研发出新一代补牙材料。项目组进一步发展出新型牙缺损晶体/非晶体原位生长仿生修复策略，恢复组织形态的同时增强牙齿-修复材料界面结合与力学适配。

◆发明高性能牙/颌仿生修复材料产品。项目组基于所发现的牙齿原子界面力-构耦合原理与技术，发明了与天然牙齿力学-结构双重适配的系列牙齿修复产品，实现了国产替代，引领了牙齿缺损修复材料技术国际前沿。产品作为我国创新口腔修复产品远销国外，临床应用2400余万例。项目组发明的牙齿数字化纤维桩核修复体较传统修复体牙根折断率降低17%。

▋发明“离子迁移阻断”技术，有效解决牙齿疼痛问题

◆发现牙齿疼痛发生的离子传导机制。项目组通过原位电化学检测与离子流场模拟发现牙本质小管具有阳离子整流效应。外界刺激通过影响离子流速、离子扩散系数、离子浓度梯度等参数引发管内阳离子的定向移动，其离子流速较经典理论认为的液体流速快3万倍，可瞬时穿透牙本质，传递刺激信号。项目组进一步阐明了牙齿疼痛发生的离子传导机制，外界刺激引发牙本质小管内阳离子流高速迁移，高效开放牙髓端电压门控痛觉离子通道，产生动作电位，引发疼痛。

◆发明“阳离子迁移阻断”牙齿止疼新技术。项目组通过设计不同离子筛结构来改变牙本质小管内电学微环境，基于电荷相吸/互斥原理实现牙本质小管离子传导率的双向调控，改变了冷热酸甜外界刺激穿透牙本质的信号传导效率。项目组发现阳离子筛结构可以增加牙本质小管内正电荷的空间分布密度，高效阻断阳离子定向迁移，降低牙髓神经动作电位。

◆研发阻断牙齿疼痛的凝胶产品。项目组将季铵盐阳离子交联于羟乙基纤维素阳离子筛结构上，增加其正电荷空间密度。富含阳离子的特性使其能够在短时间内迅速渗入并吸附在呈现负电势的牙本质小管内壁，显著降低牙本质小管内阳离子传导率，阻断刺激传递与疼痛发生。临床试验证实产品可高效止疼、长效维持，止疼时效较传统方法延长了20倍，从根本上解决了牙齿敏感症患者的痛苦。

▋提出骨再生技术，发展颌骨修复临床新策略

◆提出物理微环境仿生重构的颌骨缺损修复设计理念。项目组提出了仿生物理微环境促进牙槽骨修复理念和“微环境重构”骨再生材料设计思想，发现恢复微环境物理特性是决定骨愈合效果的必要条件，揭示了细胞对颌骨物理微环境的微纳力学感知机制，阐明了以“细胞外基质结构域识别-整合素激活-细胞骨架重组-力学感受增强”为核心的力学转导过程。项目组从原子层面解释了细胞识别胞外基质微环境物理特性的根本原理，发现了黏附分子PHSRN结构域在微纳尺度介导细胞识别的关键机制。

◆发明多场耦合调控技术。项目组发明电学精准仿生和多场耦合动态调控技术，建立动态可控磁电外场响应骨再生理论体系，形成非侵入式按需激活组织再生的颌骨修复策略。伯明翰大学Paula M.Mendes教授认为该发明“开启了诱导多能干细胞的新纪元”。项目组研发的系列外场响应引导骨再生膜提升牙槽新生骨量40%，明显缩短种植修复治疗周期。

◆研发系列引导组织再生膜。项目组建立了骨细胞外基质多级手性特征调控组织再生理论，提出了模块化手性设计理念与可变构手性设计思想，揭示了材料超微手性结构与细胞黏附分子间的空间结构适配性是手性引导干细胞分化的起始机制。美国国立卫生研究院细胞与发育生物学中心Kenneth M.Yamada教授认为该研发“为多能干细胞命运分化提供了高效调控策略”。日本国立材料研究所首席科学家Katsuhiko Ariga教授指出该研发“开创了一种细胞诱导的前沿策略”。项目组发明的具有双面结构与高效诱导成骨功能的系列引导组织再生膜产品，获第三类医疗器械注册证3项，授权国家发明专利5项，获科技部颁发的“全国颠覆性技术创新大赛”优胜项目奖。

▋小结

项目组围绕“牙/颌微结构仿生和功能适配”关键科学问题，在理论解析、技术创新和产品转化方面都取得了重大突破，并将继续对理想的牙齿/颌骨修复材料进行研发。今后，项目组将快速推进临床应用、扩大实验群体、优化产品设计，努力设计出便捷的家庭口腔护理产品，造福广大患者。

（整理：《中华医学信息导报》编辑部）