Tajemnica szkliwa zębów ujawniona
Nowe spojrzenie na nanostrukturę szkliwa zębów może pomóc wyjaśnić, dlaczego najtwardsza substancja w ludzkim ciele jest tak odporna.
Szkliwo zęba wygląda jak kość, ale tak naprawdę nie jest żywą tkanką. Ta zewnętrzna warstwa zęba, która otacza i chroni tkankę wewnętrzną, powstaje, gdy jesteśmy młodzi, a wraz z wiekiem traci zdolność do samodzielnej naprawy. Na szczęście proces mineralizacji, w wyniku którego powstaje szkliwo zębów, tworzy niesamowicie twardą substancję, która jest odporniejsza na mechaniczne uszkodzenia niż stal. Nowe badania ujawniły niespotykany dotąd mechanizm, który pozwala utrzymać szkliwu swoją wyjątkową sprężystość.
- Wywieramy ogromny nacisk na szkliwo zębów za każdym razem, gdy żujemy - setki razy dziennie. Szkliwo zęba jest wyjątkowo trwałe, bo powinno przetrwać całe życie - powiedziała biofizyk Pupa Gilbert z Uniwersytetu Wisconsin-Madison.
Tajemnica skrywa się w tym, co naukowcy nazywają "ukrytą strukturą" szkliwa zębów: nieskończenie małym układem strukturalnym nanokryształów, które tworzą naszą zewnętrzną warstwę zębów. Są one naprawdę małe i mierzą mniej niż 1/1000 grubości ludzkiego włosa. Nanokryształy są zbudowane z substancji zwanej hydroksyapatytem.
- Przed tym badaniem nie znaliśmy metod badania struktury szkliwa. Ale dzięki technice, którą wcześniej wymyśliłam, zwanej mapowaniem kontrastu obrazowania zależnego od polaryzacji (PIC), możemy mierzyć i wizualizować orientację poszczególnych nanokryształów i zobaczyć ich miliony jednocześnie - powiedziała Gilbert.
Wykorzystując metodę PIC, naukowcy odkryli, że nanokryształy hydroksyapatytu nie były zorientowane w sposób, który wcześniej zakładano.
W szkliwie nanokryształy są połączone w formacje zwaną szkliwem międzypryzmatycznym. Sąsiednie kryształy mają inną orientację niż przewidywano - od 1 do 30 stopni w stosunku do siebie. Takie ułożenie pozwala zachować większą odporność i elastyczność jednocześnie.
- Jeżeli wszystkie kryształy byłyby zorientowane tak samo, pęknięcie poprzeczne może rozprzestrzeniać się przez całą strukturę. W tym przypadku szkliwo jest odporniejsze - powiedziała Pupa Gilbert.
Przetestowanie tej hipotezy na zębach byłoby trudne lub wręcz niemożliwe, ale symulacje z zakresu dynamiki molekularnej ją potwierdzają. Oznacza to, że za niezwykłą trwałość szkliwa odpowiada nie sama budowa szkliwa, a orientacja jego elementów składowych.
