Како зубна глеђ траје читав живот?
Зубна глеђ је најтврђа супстанца у људском телу, али до сада нико није знао како је успео да траје читав живот. Аутори недавне студије закључују да се тајна глеђи крије у несавршеном поравнању кристала.
Ако посечемо кожу или сломимо кост, та ткива ће се поправити; наша тела се одлично опорављају од повреда.
Емајл зуба, међутим, не може да се обнови, а усна шупљина је непријатељско окружење.
Сваког оброка емајл је изложен невероватном стресу; такође превладава екстремне промене и пХ и температуре.
Упркос овим недаћама, зубна глеђ коју развијамо као дете остаје са нама током наших дана.
Истраживаче већ дуго занима како глеђ успева да остане функционалан и нетакнут за цео живот.
Као један од аутора најновије студије, професор Пупа Гилберт са Универзитета Висцонсин – Мадисон каже, „Како то спречава катастрофални неуспех?“
Тајне глеђи
Уз помоћ истраживача са Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи (МИТ) у Цамбридгеу и Универзитета у Питтсбургху, ПА, проф. Гилберт је детаљно погледао структуру глеђи.
Тим научника објавио је резултате своје студије у часопису Натуре Цоммуницатионс.
Емајл се састоји од такозваних глеђи штапова, који се састоје од кристала хидроксиапатита. Те дугачке, танке штапиће од емајла су широке око 50 нанометара и дуге 10 микрометара.
Користећи најсавременију технологију снимања, научници би могли да прикажу како су поравнати појединачни кристали у зубној глеђи. Техника, коју је проф. Гилберт дизајнирао, назива се мапирање контраста слике (ПИЦ) зависно од поларизације.
Пре појаве ПИЦ мапирања било је немогуће проучавати глеђ са овим нивоом детаља. „[И] можете у боји да измерите и визуализујете оријентацију појединачних нанокристала и видите много милиона њих одједном“, објашњава проф. Гилберт.
„Архитектура сложених биоминерала, попут емајла, постаје одмах видљива голим оком на ПИЦ мапи.“
Када су погледали структуру глеђи, истраживачи су открили обрасце. „Уопштено гледано, видели смо да није постојала ни једна оријентација у свакој шипки, већ постепена промена оријентације кристала између суседних нанокристала“, објашњава Гилберт. „А онда је питање гласило:„ Да ли је ово корисно запажање? “
Значај оријентације кристала
Да би тестирао да ли промена поравнања кристала утиче на начин на који глеђ реагује на стрес, тим је регрутовао помоћ проф. Маркуса Буехлера са МИТ-а. Користећи рачунарски модел, симулирали су силе које би кристали хидроксиапатита осетили када човек жваће.
Унутар модела поставили су два блока кристала један поред другог тако да су се блокови додиривали дуж једне ивице. Кристали унутар сваког од два блока били су поравнати, али тамо где су дошли у контакт са другим блоком, кристали су се срели под углом.
Током неколико испитивања, научници су мењали угао под којим су се два блока кристала сусрела. Ако би истраживачи савршено поравнали два блока на интерфејсу где су се срели, појавила би се пукотина када би применили притисак.
Када су се блокови спојили на 45 степени, била је слична прича; на интерфејсу се појавила пукотина. Међутим, када су кристали били само мало поравнати, интерфејс је скренуо пукотину и спречио је да се шири.
Овај налаз подстакао је даљу истрагу. Затим је професор Гилберт желео да идентификује савршени угао интерфејса за максималну еластичност. Тим није могао да користи рачунарске моделе за истраживање овог питања, па је проф. Гилберт своје поверење уложила у еволуцију. „Ако постоји идеалан угао погрешне оријентације, кладим се да је то онај који нам је у устима“, одлучила је она.
Да би истражила, коауторка Цаила Стифлер вратила се изворним информацијама о мапирању ПИЦ-а и измерила углове између суседних кристала. Након генерисања милиона података, Стифлер је открио да је 1 степен најчешћа величина погрешне оријентације, а максимум 30 степени.
Ово запажање се слаже са симулацијом - чини се да мањи углови могу боље одбити пукотине.
„Сада знамо да су пукотине скренуте на наноразмери и, према томе, не могу се јако ширити. То је разлог зашто наши зуби могу трајати цео живот без замене. "
Проф. Пупа Гилберт
