Kui me naha lõikame või luu murrame, parandavad need koed end ise; meie keha on suurepärane vigastustest taastumisel.
Hambaemail ei saa aga taastuda ja suuõõne on vaenulik keskkond.
Every mealtime, the enamel is put under incredible stress; it also weathers extreme changes in both pH and temperature.
Vaatamata sellele viletsusele jääb lapsena välja töötatud hambaemail meiega terveks päevaks.
Teadlasi on pikka aega huvitanud, kuidas emailiga õnnestub kogu elu funktsionaalsena ja puutumatuna püsida.
Nagu ütleb ühe viimase uuringu autor, prof Pupa Gilbert Wisconsini ülikoolist - Madison, "Kuidas see katastroofilisi ebaõnnestumisi ära hoiab?"
Emaili saladused
Cambridge'is asuva Massachusettsi tehnoloogiainstituudi (MIT) ja Pittsburghi ülikooli (PA) teadlaste abiga vaatas prof Gilbert üksikasjalikult emaili struktuuri.
Teadlaste meeskond on nüüd avaldanud oma uuringu tulemused ajakirjas Nature Communications.
Enamel koosneb nn emailvardadest, mis koosnevad hüdroksüapatiidi kristallidest. Need pikad õhukesed emailvardad on umbes 50 nanomeetrit laiad ja 10 mikromeetrit pikad.
Tipptasemel pilditehnoloogia abil saaksid teadlased visualiseerida, kuidas hambaemailis olevad üksikud kristallid joonduvad. Prof. Gilberti kavandatud tehnikat nimetatakse polarisatsioonist sõltuva pildistamise kontrasti (PIC) kaardistamiseks.
Enne PIC-kaardistamise tekkimist oli võimatu selle üksikasjalikkuse tasemega emaili uurida. "Saate mõõta ja visualiseerida värviliselt üksikute nanokristallide suunda ja näha neid mitu miljonit korraga," selgitab prof Gilbert.
Keeruliste biomineraalide, näiteks emaili arhitektuur muutub PIC-kaardil kohe palja silmaga nähtavaks.
Kui nad vaatasid emaili struktuuri, avastasid teadlased mustrid. "Üldiselt nägime, et igas vardas ei olnud ühte orientatsiooni, vaid külgnevate nanokristallide kristallide orientatsiooni järkjärguline muutus," selgitab Gilbert. "Ja siis oli küsimus:" Kas see on kasulik tähelepanek? ""
Kristalli orientatsiooni tähtsus
Et testida, kas kristallide joondumise muutus mõjutab emaili reageerimist stressile, värbas meeskond abi MIT-i prof Markus Buehlerilt. Arvutimudeli abil simuleerisid nad jõusid, mida hüdroksüapatiidi kristallid kogevad, kui inimene närib.
Mudelis paigutasid nad kaks kristalliplokki üksteise kõrvale, nii et plokid puudutasid ühte serva. Mõlemas plokis olevad kristallid olid joondatud, kuid seal, kus nad puutusid kokku teise plokiga, kohtusid kristallid nurga all.
Uurimiseks naasis kaasautor Cayla Stifler algse PIC-kaardistamise teabe juurde ja mõõtis külgnevate kristallide vahelisi nurki. Pärast miljonite andmepunktide genereerimist leidis Stifler, et 1 kraadi oli kõige tavalisem väärarendamise suurus ja maksimum oli 30 kraadi.
See tähelepanek leppis simulatsiooniga kokku - väiksemad nurgad näivad pragusid paremini suunata.
Nüüd teame, et praod painduvad nanomõõtmetes ja ei saa seega väga kaugele levida. See on põhjus, miks meie hambad võivad kogu elu kesta ilma neid asendamata.
Prof. Pupa Gilbert
