“用头发做牙膏？”角蛋白在牙齿上形成类似珐琅质的保护膜，修复早期损伤

伦敦国王学院的科学家们发现，角蛋白（构成头发、皮肤和羊毛的蛋白质）可以作为类似天然牙釉质矿化的“框架”。当这种角蛋白膜与唾液中的矿物质接触时，会在牙齿表面生长出一层有序的、类似牙釉质的膜，从而恢复早期受损牙釉质（例如白斑）的外观和硬度，并降低牙齿敏感度。研究人员目前正在讨论两种产品形式：日用牙膏和专业牙胶，其原料来自“生物废弃物”（头发/羊毛）。

背景

临床/办公室目前针对早期缺陷的替代方案有哪些：

1. 氟化物、CPP-ACP（钙调磷酸肽+无定形磷酸钙）——可增加唾液离子饱和度并帮助白斑再矿化，但其效果取决于依从性，且研究之间并不一致。
2. 生物活性玻璃（NovaMin）和纳米羟基磷灰石很受欢迎，但对于某些配方，临床证据比氟化物少；结果通常是体外的。
3. 自组装肽（P11-4）在牙釉质中形成纤维种子基质；有随机和临床证据表明早期病变的再矿化和氟化物作用的增强。
4. 树脂渗透（图标）——微创地“填充”多孔层并稳定白斑，但这是一种聚合物填充，而不是真正的矿化。

• 为什么牙釉质需要“从外部修复”。牙釉质几乎96%由羟基磷灰石组成，一旦萌出，它就无法自我修复：构建细胞（成釉细胞）会丢失，因此传统的填充材料只能覆盖缺损，而无法恢复其自然结构。因此，人们对能够通过唾液离子触发表面矿化的材料产生了兴趣——也就是说，它们的作用方式“类似于自然”。
• 什么是仿生再矿化？这些方法利用材料作为模板/支架，将钙和磷酸盐沉积到类似牙釉质的晶格中。近年来，人们已经测试了各种有机和无机平台：从纳米材料和肽到牙釉质基质“假体”。其目的不仅仅是“封闭”毛孔，而是构建一种在光学和力学上与牙釉质相似的有序矿物。
• 角蛋白（毛发/羊毛）在哪里？有何新进展？伦敦国王学院的研究团队在他们的新研究中发现，一层薄薄的角蛋白膜能够很好地粘附在牙釉质上，并结合唾液中的离子，从而引发类似牙釉质的有序层生长。在模型“白斑”上，该涂层恢复了光学和硬度——本质上充当了生物模板，而非化妆品清漆。此外，还有可持续的原材料：来自“生物废弃物”（毛发/羊毛）的角蛋白。
• 从材料科学的角度来看，这很有意义。角蛋白是一种具有丰富表面化学性质的蛋白质；在组织工程中，它已被矿化（用于骨再生），并被用作廉价易得的载体。将其应用于牙科领域，可以实现与牙釉质的粘附以及口腔内矿物质的自组织（唾液作为持续的离子来源）。
• 角蛋白方法与其“竞争对手”相比如何？与树脂和渗透剂不同，角蛋白并非用聚合物密封，而是通过矿物的堆积形成；与简单的“离子”糊剂（氟化物、纳米羟基磷灰石）不同，它提供了一种组织基质。本质上，它更接近肽基质（P11-4），但可能更便宜且技术更简单。整个领域正朝着自组装和基质系统的方向发展（参见“下一代”再矿化技术的评论）。
• 需要注意的局限性：目前结果仅基于体外/模型；口腔测试（刷子磨损、酸/碱、微生物群、色牢度）、角蛋白来源标准化以及监管问题尚待解决。对于常规膏体/凝胶，仅在临床试验证实其耐用性和安全性后方可进行。
• 总体来看。仿生再矿化是预防和钻孔之间真正的“下一步”：模板+唾液离子→釉质样层。角蛋白是该领域的另一种候选药物，如果临床成功，可以补充早期病变和牙敏感治疗的武器库。

这是如何运作的

牙釉质是一种超硬组织，无法自行愈合。该团队的想法是：为牙齿提供一个仿生“模板”。角蛋白是一种柔韧的“无序”蛋白质，它能很好地粘附在牙釉质上，并与钙和磷酸盐结合。他们先在牙釉质上涂一层薄薄的角蛋白膜，然后唾液完成剩下的工作：离子逐渐沉积在膜上，排列成类似于天然牙釉质的晶格，形成致密的保护层。这不是树脂填充物，而是一种与天然组织相关的矿化涂层。

他们到底做了什么？

• 研究人员从羊毛/头发中分离出角蛋白，并将其涂抹在早期牙釉质破坏（白斑病变）的实验室模型中的牙齿表面。
• 在唾液矿物质的作用下，角蛋白膜被矿化：形成了高度组织化的“类似珐琅质”的层。
• 根据评估结果，作者报告了早期缺陷的光学（“健康”牙釉质的外观）和机械性能（硬度、耐酸性）的恢复。

为什么这很重要？

• 早期龋病病变（白色无光泽斑点、牙齿敏感）在牙科领域占据了巨大的份额。目前，我们主要使用氟化物/树脂渗透剂来减缓这一进程。角蛋白疗法则能够精准地利用唾液重塑矿物质结构——这是一种更“生物”的方案。
• 色彩稳定性和美观性。釉质状的涂层在光学上比塑料树脂更接近天然组织；这在“可见”区域尤其有价值。
• 生态性和可用性。角蛋白可以从头发/羊毛中获得——主要来自生物废弃物，这减少了对塑料和化学树脂的依赖。

这对生活意味着什么（如果这项技术能够走进牙医的诊疗椅）

• 家庭形式：含有角蛋白的普通牙膏，在唾液的流动下逐渐形成保护层并密封开放的牙本质小管（减少寒冷的“喷射”）。
• 诊所内使用：类似指甲油的凝胶涂层——用于加速/靶向修复白斑和敏感区域。据作者介绍，他们与业界合作，产品可能在2-3年后上市（这些只是计划，并非保证）。

新涂层与“经典”涂层有何不同？

• 它不是掩盖，而是矿化。与复合材料和树脂浸润剂不同，角蛋白平台能够启动矿化过程，而不是简单地用聚合物填充缺损。
• 与唾液协同作用。通常会阻碍粘合剂的物质（水分）在这里起到了作用——它提供了促进生长的离子来源。
• 可能更耐用。类似珐琅质的涂层应该比有机树脂更能抵御酸性侵蚀。（临床试验将证实这一点。）

限制

• 目前，它还在实验室里。我们讨论的是体外/模型测试。在临床中，这层涂层会暴露在刷子、食物、酸碱循环和微生物群中——我们需要测试它在人体中的耐久性和安全性。
• 原材料来源。角蛋白可以来自动物或人类——标准化、过敏、伦理和监管等问题亟待解决。
• 并非“灵丹妙药”。中度和深度龋齿、缺损、裂纹仍然需要补牙/嵌体以及牙医治疗。角蛋白疗法侧重于早期病变和预防。

下一步是什么？

该团队已开始将这项技术付诸实践（配方、稳定性、“应用模式”、中试）。如果临床数据与实验室数据相符，牙医将拥有一类新型涂层——生物模板，能够利用我们口腔中已有的物质——唾液——自行生成“牙釉质”。

来源：Gamea S. 等。《角蛋白支架的仿生矿化用于牙釉质再生》。《先进医疗材料》，2025 年。DOI ：10.1002/adhm.202502465