西安交通大学航天学院的研究论文《牙本质微管中的流体力学:揭示冷热牙痛差异的机制》在国际著名学术期刊《公共科学图书馆—综合》(PLoS ONE)上发表。该研究由航天学院生物医学工程与生物力学研究中心博士生林敏,在导师卢天健教授和哈佛大学医学院徐峰博士共同指导下,与能动学院白博峰教授合作完成,被PLoS ONE主编确认为无需外审即可接收的论文。研究得到了国家杰出青年科学基金及国家外专局/教育部学科创新引智计划项目的资助。
众所周知,冷刺激能快速诱发短暂的锐痛,而热刺激则需要延迟一段时间才能产生持久的钝痛,但背后的机制一直是个谜。该研究团队采用交叉学科方法,利用生物微流体力学模型模拟冷热刺激下牙本质微管内体液的定向流动对牙髓神经末梢的剪切力,并提出了修正的Hodgkin-Huxley神经动力学模型,模拟剪切力作用下神经末梢伤害性感受器上机械敏感性离子通道的开放特性及神经元放电信号,结果与已有实验数据吻合。该研究首次从定量角度揭示了牙齿冷热疼痛的区别机制,所提出的模型可预测伤害性刺激引起的牙痛强度,为口腔临床镇痛治疗提供了理论支持。