物理学解释嵌甲

人类长期以来一直在应对痛苦的指甲问题。外科医生至少从 7 世纪开始就一直在尝试解决这些问题，当时希腊医生保罗·埃伊纳 (Paul of Aegina) 撰写了有关指甲疾病的手术治疗的文章。尽管许多指甲疾病（例如嵌甲）众所周知，但人们对它们的了解并不多。

在《物理生物学》杂志的一篇论文中，科学家发表了第一个关于人类指甲生长的数学模型。研究人员发现，指甲健康是将指甲牢牢固定在手指上的粘合力与指甲向指尖滑动时的运动之间的微妙平衡。其他因素，如厚度、生物力学压力和修剪指甲的方式，都会影响你是否会出现指甲问题。

指甲是由角蛋白硬化的死皮细胞构成的。它们从指甲根部的半月形“月牙”向外生长，一直到指尖。（有趣的事实：人类指甲平均每天生长 0.1 到 0.2 毫米。）但阻碍这种运动的是将指甲固定在甲床上的粘合分子。这些分子被认为表现得像棘轮：它们抓住上方的指甲，当指甲在生长过程中向前滑动时，它们会倾斜和伸展，试图坚持下去，直到最终粘合断裂。然后它们抓住附近的另一片指甲。

如果生长和粘附之间的平衡被打破，就会给指甲带来额外的压力。指甲可能会改变形状来补偿，这可能会导致严重的问题。“我们发现三种众所周知的情况——嵌甲、钳形甲和匙形甲——本质上是同一枚硬币的三个面，”新论文的主要作者 Cyril Rauch 说。“它们在物理学上是相关的。”

“嵌甲、钳甲和匙状甲本质上是同一枚硬币的三面。”

嵌甲是指指甲与指甲一起延伸到肉里。嵌甲在儿童、青少年和孕妇中最为常见，劳赫的模型认为这是因为激素水平过高导致指甲生长速度超过粘连速度。劳赫的模型表明，在脚上，大脚趾甲的扁平形状使这个脚趾特别容易嵌甲。指甲的方形意味着行走时的大部分压力被转移到指甲尖，指甲尖会水平扩展以进行补偿。

钳状畸形则是由相反的问题引起的。在这种畸形中，指甲的两侧向下弯曲并相互靠近，形成“C”形。劳赫的模型表明，在这种情况下，粘连超过生长，这或许可以解释为什么钳状畸形更常见于生长较慢的老年人。

类似地，随着年龄的增长，老年患者的粘连力会下降，因此可能会形成匙状指甲，即指甲边缘向上弯曲，形成凹痕。

虽然这些指甲问题是由无法控制的潜在生物学因素引起的，但修剪指甲可能会加剧这些问题。那么修剪指甲的最佳方法是什么？“想象一下，你可以在桌子上把指甲弄平，”劳赫说。“弯曲的部分应该呈抛物线形状。”

劳赫在诺丁汉大学教授兽医学，目前正在将这个模型应用于农场动物。“当动物出现蹄部问题时，需要花费很多钱，”劳赫说。事实证明，马蹄实际上与人类的指甲非常相似。“当然，主要区别在于马靠指甲行走，而人类则不靠，所以我们需要在模型中添加新的压力。”