物理学家和数学家使用经典的Stefan问题来解释晶体形成的原理，例如那些产生雪花的原理。赫尔辛基大学和阿尔托大学的研究人员现在采用相同的原理来解释牙釉质在生长过程中如何分布在牙冠上。新发表的工作为牙釉质形成的发育规律提供了理论基础，并有助于揭示为什么人类和猩猩等物种具有非常不同的牙齿。

牙釉质基质在新铺设时柔软，但立即开始硬化。一旦成熟，牙釉质是哺乳动物体内最矿化和最硬的部分。牙釉质的硬度使牙齿能够持续一生或更长时间，因为牙齿在化石记录中很丰富。牙釉质无法修复或重塑，使牙釉质基质的生长成为牙齿形成的关键步骤。

赫尔辛基大学和阿尔托大学的研究人员提出，牙釉质厚度的差异受营养物扩散速率的调节 - 冠部各个区域接受制造牙釉质所需的营养和物质的速率。

从用于模拟雪花形成的模型开始，研究人员建立了一个新的模型，而不是冰，模仿珐琅质的形成。

芬兰阿尔托大学的TeemuHäkkinen说：“虽然珐琅的形状并不像雪花那么明显，但有趣的是，同样的物理原理可以解释两种系统复杂性的增加。”

珐琅质在古生物学和医学研究方面有悠久的历史，新模型可用于研究进化物种差异和牙釉质形成中的医学缺陷。

从CT成像的真牙开始，通过计算机模拟将牙釉质基质重新加载到下面的牙本质表面上。只有当模拟基质分泌作为扩散限制过程时，研究人员才能够在人类颊齿上发现微妙的珐琅质特征，即臼齿。

与人类相比，猩猩臼齿具有复杂的脊和沟，可以通过进一步降低釉质形成营养素的扩散速率来模拟。因此，吃了硬质食物(如未成熟的果实和树皮)的猩猩可能会通过相对简单的发育变化进化出它们的皱纹牙釉质。

除人类和猩猩牙齿外，研究人员还研究了欧洲同步加速器粒子加速器ESRF成像猪臼齿中的牙釉质基质生长情况。同步加速器图像揭示了生长线，提供了珐琅基质生长的记录，就像树环显示树的生长。除了最终的牙釉质表面，扩散限制模拟再现了这些牙釉质生长线。

“有很多关于珐琅质的不同数据，现在我们有物理学家的工具来进行可测试的预测”，芬兰赫尔辛基大学生物技术研究所的学院教授Jukka Jernvall说。