1、 破坏人体的任何骨骼，身体都可以修复组织和损伤。然而，珐琅质，人体中最强的组织，不能自我修复。然而，我们的牙齿永远不会被忘记。

2、 威斯康星大学麦迪逊分校的物理学教授蛹吉尔伯特说：“每次咀嚼，我们每天都会对牙釉质施加数百次巨大的压力。”“珐琅是独一无二的，它必须持续一生。如何防止灾难性故障？”

3、 在9月26日发表于《自然通讯》杂志的新研究中，吉尔伯特和她的合作者，包括麻省理工学院工程学教授马库斯布勒(Markus Buehler)和匹兹堡大学口腔生物学教授埃利娅贝尼亚斯(Elia Beniash)，都使用了先进的成像技术来更清晰地观察单个釉质晶体的组织。在人们的牙齿上。他们发现这些晶体并不像以前认为的那样完全对齐，这种错误的取向可能会使裂纹变形，从而导致珐琅质的终身强度。

4、 吉尔伯特说：“在这项研究之前，我们只是无法研究牙釉质的结构。”“但是使用我之前发明的一种技术，叫做偏振相关成像对比度(PIC)绘图，你可以测量和可视化单个纳米晶体的颜色方向，一次可以看到数百万个纳米晶体。复杂生物矿物的结构，如珐琅，在PIC图中肉眼立即可见。”

5、 珐琅质由微米大小的棒组成，这些棒是由细长的羟基磷灰石晶体制成的。吉尔伯特和他在威斯康星大学麦迪逊分校的研究团队将PIC绘图应用于几个人类牙齿样本，并测量了牙齿横截面中每个晶体的方向。

6、 吉尔伯特说：“一般来说，我们发现每个棒中没有单一的取向，而是相邻纳米晶之间晶体取向的逐渐变化。””那么问题来了，“这有用吗？"

7、 为了解决这个问题，吉尔伯特和布勒合作用计算机模拟羟基磷灰石晶体的咀嚼力。在模拟中，两个晶体块放在一起。在每个模块中，单独的晶体是对齐的。但是在它们相遇的地方——在晶体界面——它们的方向以不同的角度旋转。然后，研究人员模拟了咀嚼力，并观察了裂纹是如何传播到界面并穿过界面的。

8、 当两侧完全对齐时(两块中的晶体方向相同)，裂纹直接通过界面扩展。当块体相互旋转约45度时，裂纹也直接穿过界面。但在小角度下，裂纹会被界面偏转。

9、 “我开始怀疑是否有最有效的偏转角来最有效地偏转裂纹？”吉尔伯特回忆。“检验这一假设的实验不能在纳米尺度上完成，也不能通过模拟来完成，所以我开始思考，嗯，我们相信进化。如果有理想的定向误差，我打赌这是我们的嘴。”

10、 吉尔伯特研究小组的物理学研究生、该研究的合著者Cayla Stifler返回PIC制图数据，测量每两个相邻像素之间的角距离，生成了数百万个数据点。她发现最常见的位错角为1度，角距离从不超过30度，这与建模结果一致，即在偏转裂纹时，较小的位错角优于较大的位错角。

11、 PIC作图可以应用于化石记录中的牙齿，观察牙釉质随时间的变化趋势，或者比较动物之间的牙釉质结构，将结构与功能联系起来，例如食草动物和杂食动物之间的牙齿结构是如何不同的。

12、 吉尔伯特说，“现在，我们知道裂缝在纳米水平偏转，所以它们不会扩散太远。”“这就是为什么我们的牙齿不能终身更换的原因。”