德國柏林夏麗特醫學院和柏林工大的一個科研小組首次利用同步源（BESSYII）和歐洲同步輻射裝置（ESRF）照射，發現了牙本質的生物學結構及其內部機理，證實牙本質裂紋或斷裂既不能修復也不能治愈。這一研究結果糾正了之前認為牙本質損傷可以修復的觀念，相關成果發表在《納米快報》上。
牙本質是構成牙齒主體的微黃色組織，介於牙釉質與牙髓之間。牙本質的組成主要為鈣、磷無機物，和少量有機物及水分。過去醫學上認為牙本質和牙釉質不同，和人體骨頭一樣會不斷生長，因此當有蛀洞產生會自行長出新的牙本質進行修復。
柏林夏麗特醫學院和柏林工大的研究人員利用同步源和歐洲同步輻射裝置照射發現，牙本質是由鈣、磷等無機物納米顆粒和牙本質小管組成，網狀分布的牙本質小管又是由膠原纖維形成，當膠原纖維受冷熱、干濕等環境影響時會收縮，使嵌入牙本質小管周圍的無機物納米顆粒相互擠壓，當這種擠壓的內部應力達到一定值時，就會使牙齒出現裂紋甚至斷裂。
研究人員還發現，牙齒在受到冷熱、干濕等外部刺激時，牙本質的無機物顆粒和膠原纖維的連接強度減弱，這時候牙齒的承受能力也顯著減弱，在咀嚼食物時就會感到疼痛。夏麗特醫學院的扎斯蘭斯基博士解釋說，“牙本質的無機物顆粒和膠原纖維之間的內部應力必須一致，否則牙齒會出現持續負擔。”自然生長的牙齒通過牙神經會主動感受到這種負擔，並感覺到疼痛。而人造牙齒是被動承受負擔，不像自然牙齒會主動感受疼痛。因此，一旦自然牙齒牙本質損壞嚴重，更換人造牙齒不失為明智選擇。
