چگونه مینای دندان تا آخر عمر دوام می آورد؟

اگر پوست خود را برش دهیم یا استخوانی بشکنیم، این بافت ها خود را ترمیم می کنند. بدن ما در بهبودی پس از آسیب عالی است.

با این حال مینای دندان نمی تواند بازسازی شود و حفره دهان محیطی خصمانه است.

هر زمان صرف غذا، مینای دندان تحت استرس باورنکردنی قرار می گیرد. همچنین تغییرات شدید pH و دما را تحمل می کند.

علیرغم این ناملایمات، مینای دندانی که در کودکی رشد می کنیم، در تمام روزهای ما با ما باقی می ماند.

مدت‌هاست که محققان به این موضوع علاقه داشته‌اند که چگونه مینای دندان می‌تواند برای تمام عمر عملکردی و دست نخورده باقی بماند.

همانطور که یکی از نویسندگان آخرین مطالعه، پروفسور پوپا گیلبرت از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون می گوید: "چگونه از شکست فاجعه بار جلوگیری می کند؟"

اسرار مینا

پروفسور گیلبرت با کمک محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) در کمبریج و دانشگاه پیتسبورگ، PA، نگاهی دقیق به ساختار مینا انداخت.

این تیم از دانشمندان اکنون نتایج مطالعه خود را در مجله Nature Communications منتشر کرده اند.

مینای دندان از به اصطلاح میله های مینا ساخته شده است که از کریستال های هیدروکسی آپاتیت تشکیل شده است. این میله های لعابی بلند و نازک حدود 50 نانومتر عرض و 10 میکرومتر طول دارند.

با استفاده از فناوری تصویربرداری پیشرفته، دانشمندان می‌توانند نحوه همسویی کریستال‌های منفرد در مینای دندان را تجسم کنند. تکنیکی که پروفسور گیلبرت طراحی کرده است، نگاشت کنتراست تصویربرداری وابسته به قطبش (PIC) نامیده می شود.

قبل از ظهور نقشه برداری PIC، مطالعه مینا با این سطح از جزئیات غیرممکن بود. پروفسور گیلبرت توضیح می‌دهد: «شما می‌توانید جهت تک تک نانوکریستال‌ها را به صورت رنگی اندازه‌گیری و تجسم کنید و میلیون‌ها مورد از آن‌ها را در یک زمان ببینید».

معماری مواد معدنی زیستی پیچیده، مانند مینا، بلافاصله با چشم غیر مسلح در نقشه PIC قابل مشاهده است.

هنگامی که آنها ساختار مینای دندان را مشاهده کردند، محققان الگوهایی را کشف کردند. گیلبرت توضیح می دهد: «به طور کلی، ما دیدیم که در هر میله یک جهت واحد وجود ندارد، بلکه یک تغییر تدریجی در جهت گیری کریستالی بین نانوبلورهای مجاور وجود دارد. و سپس سوال این بود که آیا این یک مشاهده مفید است؟

اهمیت جهت گیری کریستالی

برای آزمایش اینکه آیا تغییر در هم ترازی کریستال بر نحوه واکنش مینای دندان به استرس تأثیر می‌گذارد، تیم از پروفسور مارکوس بوهلر از MIT کمک گرفت. آنها با استفاده از یک مدل کامپیوتری، نیروهایی را که کریستال های هیدروکسی آپاتیت هنگام جویدن تجربه می کنند، شبیه سازی کردند.

در داخل مدل، آنها دو بلوک کریستال را در کنار یکدیگر قرار دادند تا بلوک ها در امتداد یک لبه لمس شوند. بلورهای درون هر یک از دو بلوک هم تراز بودند، اما در جایی که با بلوک دیگر تماس پیدا کردند، کریستال ها در یک زاویه به هم رسیدند.

برای بررسی، Cayla Stifler یکی از نویسندگان به اطلاعات نقشه برداری PIC اصلی بازگشت و زوایای بین کریستال های مجاور را اندازه گرفت. پس از تولید میلیون‌ها نقطه داده، استیفلر دریافت که 1 درجه رایج‌ترین اندازه جهت‌گیری نادرست و حداکثر 30 درجه است.

این مشاهدات با شبیه سازی موافق است - به نظر می رسد زوایای کوچکتر بهتر می توانند ترک ها را منحرف کنند.

اکنون می‌دانیم که ترک‌ها در مقیاس نانو منحرف می‌شوند و بنابراین، نمی‌توانند خیلی دور منتشر شوند. به همین دلیل است که دندان‌های ما می‌توانند یک عمر بدون جایگزینی دوام بیاورند.

پروفسور پوپا گیلبرت