Réalisant ce qu’il était si difficile de produire, les chercheurs présentent un analogue de l’émail dentaire – un modèle idéal pour la conception de matériaux biomimétiques – conçu pour imiter de près la composition et la structure de la couche externe dure et minéralisée des dents biologiques. Selon eux, ce matériau présente des propriétés mécaniques exceptionnelles.
L’émail naturel des dents – la fine couche extérieure de nos dents – est le matériau biologique le plus dur du corps humain. Il est réputé pour sa rigidité, sa dureté, sa viscoélasticité, sa solidité et sa ténacité élevées et présente une résistance exceptionnelle aux dommages, bien que son épaisseur ne soit que de quelques millimètres.
La combinaison inhabituelle de propriétés de l’émail dentaire est le produit de son architecture hiérarchique – une structure complexe composée principalement de nanofils d’hydroxyapatite interconnectés par une phase intergranulaire amorphe (AIP) constituée de phosphate de calcium amorphe substitué par du magnésium. Cependant, la reproduction exacte de ce type d’organisation hiérarchique dans un composite abiotique évolutif est restée un défi.
Hewei Zhao et ses collègues présentent ici un émail artificiel qui contient la structure hiérarchique essentielle à plusieurs échelles. L’émail de dent artificielle (ATE) a été produit à l’aide de nanofils d’hydroxyapatite recouverts d’AIP, qui ont été alignés par congélation bidirectionnelle en présence d’alcool polyvinylique. Selon les auteurs, cela a permis aux structures artificielles d’avoir une organisation à l’échelle atomique, nanométrique et microscopique comme l’émail naturel.
Dans une série de tests, Zhao et al. ont démontré que le nanocomposite ATE présentait simultanément une rigidité, une dureté, une résistance, une viscoélasticité et une ténacité élevées, dépassant à la fois les propriétés de l’émail et des matériaux fabriqués précédemment.
Référence : “Multiscale engineered artificial tooth enamel” par Hewei Zhao, Shaojia Liu, Yan Wei, Yonghai Yue, Mingrui Gao, Yangbei Li, Xiaolong Zeng, Xuliang Deng, Nicholas A. Kotov, Lin Guo et Lei Jiang, 3 février 2022, Science.
DOI : 10.1126/science.abj3343
