كيف يدوم مينا الأسنان مدى الحياة؟

إذا قطعنا جلدنا أو كسرنا عظمًا ، فإن هذه الأنسجة ستصلح نفسها ؛ أجسامنا ممتازة في التعافي من الإصابة.

ومع ذلك ، فإن مينا الأسنان لا يمكن أن تتجدد ، وتجويف الفم هو بيئة معادية.

في كل وجبة يتم وضع المينا تحت ضغط لا يصدق ؛ كما أنه يعاني من تغيرات شديدة في كل من الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة.

على الرغم من هذه المحنة ، يبقى مينا الأسنان الذي نطوره كطفل معنا طوال أيامنا هذه.

لطالما اهتم الباحثون بكيفية إدارة المينا للبقاء وظيفيًا وسليمًا مدى الحياة.

كما قال أحد مؤلفي الدراسة الأخيرة ، البروفيسور بوبا جيلبرت من جامعة ويسكونسن ماديسون ، "كيف تمنع الفشل الكارثي؟"

أسرار المينا

بمساعدة الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في كامبريدج وجامعة بيتسبرغ ، بنسلفانيا ، ألقى البروفيسور جيلبرت نظرة مفصلة على بنية المينا.

نشر فريق العلماء الآن نتائج دراسته في مجلة Nature Communications.

يتكون المينا من ما يسمى بقضبان المينا ، والتي تتكون من بلورات هيدروكسيباتيت. يبلغ عرض قضبان المينا الطويلة والرفيعة هذه حوالي 50 نانومترًا وطولها 10 ميكرومتر.

باستخدام أحدث تقنيات التصوير ، يمكن للعلماء تصور كيفية محاذاة البلورات الفردية في مينا الأسنان. تسمى هذه التقنية ، التي صممها الأستاذ جيلبرت ، برسم خرائط تباين التصوير المعتمد على الاستقطاب (PIC).

قبل ظهور رسم خرائط الموافقة المسبقة عن علم ، كان من المستحيل دراسة المينا بهذا المستوى من التفاصيل. يوضح البروفيسور جيلبرت: "[Y] يمكنك قياس وتصور ، بالألوان ، اتجاه بلورات النانو الفردية ورؤية ملايين عديدة منها في وقت واحد".

تصبح بنية المعادن الحيوية المعقدة ، مثل المينا ، مرئية على الفور بالعين المجردة في خريطة الموافقة المسبقة عن علم.

عندما نظروا إلى بنية المينا ، اكتشف الباحثون الأنماط. يوضح جيلبرت: "على العموم ، رأينا أنه لم يكن هناك اتجاه واحد في كل قضيب ، ولكن تغيرًا تدريجيًا في الاتجاهات البلورية بين البلورات النانوية المجاورة". "ثم كان السؤال ،" هل هذه ملاحظة مفيدة؟ "

أهمية التوجه البلوري

لاختبار ما إذا كان التغيير في المحاذاة الكريستالية يؤثر على الطريقة التي يستجيب بها المينا للإجهاد ، استعان الفريق بالمساعدة من البروفيسور ماركوس بوهلر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. باستخدام نموذج حاسوبي ، قاموا بمحاكاة القوى التي ستواجهها بلورات هيدروكسيباتيت عندما يمضغ الشخص.

داخل النموذج ، وضعوا كتلتين من البلورات بجانب بعضهما البعض بحيث تلامس الكتل على طول حافة واحدة. تمت محاذاة البلورات داخل كل من الكتلتين ، ولكن عند ملامستها للكتلة الأخرى ، التقت البلورات بزاوية.

للتحقيق ، عادت المؤلفة المشاركة كايلا ستيفلر إلى معلومات رسم الخرائط الأصلية للموافقة المسبقة عن علم وقياس الزوايا بين البلورات المجاورة. بعد إنشاء الملايين من نقاط البيانات ، وجد Stifler أن الدرجة الأولى هي الحجم الأكثر شيوعًا لسوء التوجيه ، وأن الحد الأقصى كان 30 درجة.

تتفق هذه الملاحظة مع المحاكاة - تبدو الزوايا الأصغر أكثر قدرة على صرف الشقوق.

نحن نعلم الآن أن الشقوق تنحرف في المقياس النانوي ، وبالتالي لا يمكن أن تنتشر بعيدًا. هذا هو السبب في أن أسناننا يمكن أن تدوم مدى الحياة دون أن يتم استبدالها.

البروفيسور بوبا جيلبرت