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牙釉质的详细分子图片揭示了对饮食的适应
由威斯康辛大学麦迪逊分校物理学教授领导的研究表明，牙釉质经过数百万年的进化变得更加坚硬。
来源:威斯康星大学麦迪逊分校从咀嚼到咀嚼再到磨削，牙齿一生都承受着反复的机械应力。因此，珐琅是最坚硬的天然材料之一是有道理的。威斯康星大学麦迪逊分校物理学教授 Pupa Gilbert 及其同事此前表明，构成牙釉质的羟基磷灰石纳米晶体彼此完全平行排列，就像马尾辫中的头发一样，但它们的晶格不是同向的——这种结构有助于生物材料的抗断裂性，也称为韧性。
在 6 月 3 日发表在《自然》杂志上的一项新研究中，吉尔伯特和她的同事开发了一种技术，可以定量测量不同时代的人类和非人类灵长类动物牙釉质的牙釉质纳米晶体取向角，发现食物的坚硬程度和取向角之间存在很强的相关性。这些结果有助于解释牙釉质的演变，并对调节仿生材料的强度具有影响。
“我们的工作表明，牙釉质中相邻纳米晶体的错误取向与灵长类动物所吃食物的硬度密切相关，”吉尔伯特说。 “总的来说，测得的取向差角很小，都在 1.3 到 7.2 度之间，这与我们早期的工作是有意义的，我们发现细长、形态平行的纳米晶体之间的小取向差角会使裂纹偏转，从而使牙釉质变硬。”
在所有灵长类动物中，牙釉质排列成 5 微米宽的细长〜50 纳米宽的羟基磷灰石纳米晶体束。当合成生长时，羟基磷灰石纳米晶体生长为针状，并且它们的晶轴始终沿着晶体的长轴。在搪瓷中则不然。
“这些结果还可以用于合成新材料，这些材料可以抵抗断裂，并且相邻纳米晶体的方向性较小，例如自组装球晶，”吉尔伯特说。