20 ноември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Открита е структурата на зъбния емайл, която обяснява неговата здравина (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 01 октомври 2019 в 00:5526670
Снимка: Pupa Gilbert

Ново изследване, публикувано в Nature Communications, помага да разберем защо най-твърдото вещество в човешкото тяло, зъбният емайл, е толкова устойчиво. 

Зъбният емайл прилича на кост, но не е жива тъкан. Този външен слой на зъбите, който обвива и предпазва другите тъкани вътре в зъба, се формира когато сме млади и когато зъбите вече са развити, той има естествената способност да се възстановява. 

Процесът на минерализация, който произвежда зъбния емайл създава веществото, което е по-твърдо от стомана и това ново изследване разкрива неизучен досега механизъм, който прави възможна тази невероятна устойчивост. 

"Ние прилагаме високо налягане върху емайла всеки път когато дъвчем, стотици пъти на ден", обяснява биофизикът Пупа Гилбърт (Pupa Gilbert) от Университета на Уисконсин-Мадисън. "Зъбният емайл е уникален и трябва да издържи цялата продължителност на живота ни. Как се предотвратяват катастрофални увреждания?"

Отговорът лежи в това, което учените наричат "скритата структура" на зъбния емайл: структурна подредба на нанокристали, които съставят външния слой на зъбите. 

Тези изключително малки кристали са създадени от калциев хидроксиапатит. Същото минерално вещество се открива в зъбите и на други същества и кристалите са изключително малки, с размери едва хилядна от дебелината на човешки косъм. Заради малкия им размер досега е било трудно да се изучат в детайли.

"Преди това изследване просто нямахме методите да погледнем в структурата на емайла", разказва Гилбърт. "Но с техника, която бях разработила преди, наречена сканиране с поляризацонно-зависим образен контраст (polarisation-dependent imaging contrast (PIC) mapping), можем да измерим и визуализираме в цвят ориентацията на индивидуалните нанокристали и да видим милиони от тях едновременно".

Този електронен микроскопски метод според Гилбърт прави подредбата на комплексните биоминерали "непосредствено видима за невъоръжено око" и по този начин разкрива нещо, което учените никога не са наблюдавали преди. 

Когато прилагат новата техника на сканиране върху човешки зъби, учените забелязват, че хидроксиапатитните нанокристали не са ориентирани по начина, по който се е смятало досега. 

В емайла, кристалите са подредени във формации, подобни на снопове с пространство между тях, но учените откриват постепенна промяна в ориентацията между съседни нанокристали, която не е очаквана, като разликата в ориентацията варира от 1 до 30 градуса между съседните кристали. 

Гилбърт и колегите й смятат, че имат отговор за съществуването на такова нелинейно подреждане. 

"Ние предполагаме, че тази отместена ориентация на съседните нанокристали осигурява механизъм за устойчивост", съобщават авторите в своя труд. "Ако всички кристали са ориентирани в едно направление, напречни пукнатини биха могли да се разпространят направо по цялата кристална повърхност, докато при наличието на отместени кристали, пукнатините първоначално биха се разпространили успоредно на тях."

Трудно или дори невъзможно е такава хипотеза да се тества върху истински човешки зъби in vivo, но компютърните симулации на молекулната динамика, направени от екипа, потвърждават тази идея. 

В компютърния модел, създаден да симулира разпространението на пукнатина през кристалната структура на емайла при напрежение, пукнатината се разраства по-бързо през мрежи от кристали, които не приличат на отместените кристали в човешките зъби (от 1 до 30 градуса).

Затова учените предполагат, че тази степен на отклонение може да е еволюционно най-подходяща за отклонение на пукнатините. 

"Възможно е отклонението 1-30 градуса да е оптимално за освобождаване на енергията и устойчивостта", обяснява екипът в своя труд." Разсейването на пукнатините е установен механизъм на устойчивост и затова смятаме, че отклонението на кристалите играе важна механична роля - повишава се устойчивостта на емайла на нанониво, което е от фундаментална важност за издръжливостта на големите дъвкателни сили, близки до 1 000 нютона, които се повтарят хиляди пъти на ден".

Източник: Science alert - Newly Found Structures in Tooth Enamel Might Finally Explain Its Bizarre Strength


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.