Ако разрежем кожата си или счупим кост, тези тъкани ще се възстановят сами; телата ни са отлични при възстановяване от наранявания.
Зъбният емайл обаче не може да се регенерира, а устната кухина е враждебна среда.
При всяко хранене емайлът е подложен на невероятен стрес; също така издържа на екстремни промени както в pH, така и в температурата.
Въпреки това бедствие, зъбният емайл, който развиваме като дете, остава с нас през всичките ни дни.
Изследователите отдавна се интересуват как емайлът успява да остане функционален и непокътнат за цял живот.
Както казва един от авторите на последното изследване, проф. Пупа Гилбърт от Университета на Уисконсин – Медисън, „Как предотвратява катастрофалния провал?“
Тайните на емайла
С помощта на изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) в Кеймбридж и Университета в Питсбърг, Пенсилвания, проф. Гилбърт разгледа подробно структурата на емайла.
Екипът от учени вече публикува резултатите от своето изследване в списанието Nature Communications.
Емайлът се състои от така наречените емайлови пръчици, които се състоят от кристали хидроксиапатит. Тези дълги, тънки емайлови пръчки са с ширина около 50 нанометра и дължина 10 микрометра.
Чрез използване на авангардна технология за изобразяване, учените могат да визуализират как отделните кристали в зъбния емайл са подравнени. Техниката, която проф. Гилбърт разработи, се нарича картиране на контраста на изображенията в зависимост от поляризацията (PIC).
Преди появата на PIC картографирането беше невъзможно да се изучава емайл с това ниво на детайлност. „Можете да измерите и визуализирате в цвят ориентацията на отделните нанокристали и да видите много милиони от тях наведнъж“, обяснява проф. Гилбърт.
Архитектурата на сложни биоминерали, като емайл, става незабавно видима с просто око в PIC карта.
Когато разгледаха структурата на емайла, изследователите разкриха модели. „Като цяло видяхме, че няма една ориентация във всеки прът, а постепенна промяна в кристалните ориентации между съседни нанокристали“, обяснява Гилбърт. „И тогава въпросът беше „Полезно ли е наблюдението?“
Значението на кристалната ориентация
За да провери дали промяната в подравняването на кристалите влияе върху начина, по който емайлът реагира на стреса, екипът привлече помощ от проф. Маркус Бюлер от MIT. Използвайки компютърен модел, те симулират силите, които биха изпитали кристалите на хидроксиапатит, когато човек дъвче.
В рамките на модела те поставиха два блока кристали един до друг, така че блоковете да се докосват по единия ръб. Кристалите във всеки от двата блока бяха подравнени, но когато влязоха в контакт с другия блок, кристалите се срещнаха под ъгъл.
За да проучи, съавторката Кайла Стифлър се върна към оригиналната информация за PIC картографиране и измери ъглите между съседните кристали. След генериране на милиони точки от данни, Стифлър установи, че 1 градус е най-често срещаният размер на дезориентация, а максималният е 30 градуса.
Това наблюдение се съгласи със симулацията – по-малките ъгли изглеждат по-способни да отклоняват пукнатините.
Сега знаем, че пукнатините се отклоняват в наномащаб и по този начин не могат да се разпространяват много далеч. Това е причината нашите зъби да издържат цял живот, без да бъдат сменени.
Проф. Пупа Гилбърт
