《自然·通讯》报道我校汪尧进团队关于铁电材料应用新进展

2022-08-02来源:材料科学与工程学院/格莱特研究院作者:汪洋审核人:刘伟编辑:李英阅读:16

近期,我校材料科学与工程学院汪尧进教授课题组(https://piezo.njust.edu.cn/)携手北京大学口腔医院副教授张学慧及北京大学口腔医院特诊科邓旭亮教授在国际综合类顶级期刊《Nature Communications》上在线发表了题为《Pyro-catalysis for tooth whitening via oral temperature fluctuation》的研究论文(https://www.nature.com/articles/s41467-022-32132-3)。材料科学与工程学院博士生汪洋为论文第一作者,汪尧进、张学慧、邓旭亮老师为共同通讯作者,我校为第一完成单位。合作作者还包括中国科学技术大学李晓光教授、南京理工大学袁国亮教授等。

牙齿健康越来越受到人们的重视,这也对牙齿美白技术也提出了更高的要求。然而临床上使用的高浓度过氧化物牙齿美白凝胶,不仅会带来牙齿敏感、口腔软组织过敏等副作用,更会对牙齿釉面造成不可逆的永久性损伤,除此以外,该方法还会占据人们的大量时间。因此开发一种安全、高效、无损伤的牙齿美白技术显得尤为重要。


热释电材料能够将热能转化为电能,当材料自身的温度发生变化时,热释电材料会向外释放电荷由此产生电信号,热释电材料对温度变化十分敏感,能够响应极其微小的温度变化,因此在工业上通常被用来制作红外传感器,温度报警器等敏感器件。分散在溶液中的纳米级热释电材料更是能够利用溶液的温度变化,向水中释放自由电荷,并在热释电电势的驱动下,最终转化为具有强氧化性的活性自由基(·OH和·O2-),实现有机物的降解。

在前期铁电生物电子学工作基础上 (Nature Communications, 11:1328, 2020),汪尧进教授及其合作者利用热释电纳米材料的特性制备出一种牙齿美白牙套。人们的日常口腔活动(如饮食、呼吸、交谈等)会引起口腔内的温度变化,牙套中的纳米热释电材料能够响应这些不同程度的温度波动,从而产生活性自由基将牙齿表面的污渍降解,达到牙齿美白的效果。口腔活动所产生的温度波动微小而频繁,这使得自由基的释放温和而持久,从而该技术能够在不对牙齿釉面造成损伤的情况下实现牙齿美白。患者能够通过佩戴热释电美白牙套,实现牙齿的高效、安全、无损伤美白,且无需占用额外时间。因此该方法为口腔医学及电子生物医学领域提供了新的思路。

上述工作得到了国家自然科学基金项目重大、重点、面上、联合基金以及中央高校基础研究基金等项目的资助。