Как да заздравим зъбите? Бобрите ни показват начина да подобрим емайла си

Снимка: Северозападен университет, САЩ

Пигментираният емайл на зъбите на бобрите се дължи на съдържанието на желязо. Снимка: Северозападен университет, САЩ

Бобрите не си мият зъбите и дори не ползват флуорирана вода, но ново проучване в Северозападния университет в щата Илинойс, САЩ, разкрива, че те всъщност притежават един вид защита срещу кариес, вградена в химическата структура на техните зъби: желязото.

Учените са открили, че пигментираният емайл на бобрите е както по-твърд, така и по-устойчив на киселини, отколкото обикновения емайл у човека, включително и от емайла, третиран с флуорид.

Това е поредното откритие, което помага за по-добро разбиране на причините за развалянето на човешките зъби, по-ранното му откриване и подобрение на съществуващите флуоридни лечения, съобщава на интернет сайта си Северозападният университет в САЩ.

Слоеве от добре подредени хидроксилапатитни „нано-нишки” изграждат ядрото на зъбния емайл. Дърк Джостър и екипът му обаче откриват, че всъщност материалът, заобикалящ нано-нишките, където се намират малки количества аморфни материали, богати на желязо и магнезий, контролира киселинната устойчивост и механическите свойства на емайла.

Емайлът е много сложна структура, което прави изучаването му истинско предизвикателство. Екипът на Джостър е първият, който доказва недвусмислено, че тази „аморфна” или неструктурирана фаза съществува в емайла, и e първият, който разкрива точния й състав и структура.

„Направихме наистина голяма стъпка напред в разбирането на състава и структурата на емайла, външния защитен слой на зъбите, в най-малките мащаби”, казва Джостър, ръководител на изследването и доцент по материалознание и инженерни науки в Училището по инженерни и приложни науки „Макормик” към Северозападния университет.

Неструктурираният материал, който е само малка част от емайла, изглежда играе роля при развалянето на зъбите, обяснява ученият.

„Открихме, че малцинствените йони – онези, които носят разнообразие – всъщност са отговорни за различията в защитата. В обикновения емайл това е магнезият, а в пигментирания емайл на бобъра и някои други гризачи това е желязото, добавя той.

Безпрецедентното изследване на зъбния емайл в нано-мащаб чрез звукови вълни, температурни отчитания и др. бе публикувано през февруари 2015 г. от журнал „Наука” (Science).

Зъбният кариес представлява увреждане на зъбите, причинено от бактерии („кариес” на латински означава „загниване”). Това е едно от най-разпространените хронични заболявания и главен проблем в областта на общественото орално здраве, въпреки напредъка в областта на флуоридните лечения.

Според Американската дентална асоциация в САЩ на година се изразходват 111 млрд. долара за зъболекарски услуги, като значителна част от разходите са за кариеси и други проблеми със зъбите. Цели 60-90% от децата и почти 100% от възрастните по света имат или са имали кариеси, според Световната здравна организация.

В редица експерименти с емайла на зайци, мишки, плъхове и бобри, Джостър и колегите му изготвят пространствени проекции на невижданата дотогава аморфна структура, заобикаляща нано-нишките.

Те използват мощна атомна томография и други техники, за да начертаят карта на структурата на емайла атом по атом (емайлът на гризачите е подобен на емайла на хората).

Учените третират зъбите с киселина и правят снимки преди и след киселинната атака. Те откриват, че се разпада периферията на нано-нишките (аморфният материал), а не самите те.

След това разпознават аморфните биоминерали в структурата като желязото и магнезия и разбират как те допринасят както за механичната здравина на емайла, така и за устойчивостта му на киселинно разлагане.

От особен интерес за Джостър и колегите му е пигментираният емайл на резците на бобъра. Изследванията им показват, че той е по-добър от флуоридно обработения емайл по отношение на устойчивостта на киселини. (Присъствието на желязото придава на зъбите на бобъра червеникаво-кафяв цвят.)

Зъбите на бобъра се различават от човешките по химическия си състав, а не по структурата си”, казва Джостър.

Биологията ни е показала различни начини да подобрим емайла си. Стратегията за това, което наричаме „инженерство на размера на гранулите” (grain boundary engineering), се състои в съсредоточаване върху района около нано-нишките и открива път, по който бихме могли да подобрим настоящето лечение с флуорид, добавя той.

Заглавието на публикацията в сп. „Сайнс” е „Аморфни интергрануларни фази контролират качествата на зъбния емайл при гризачите” („Amorphous Intergranular Phases Control the Properties of Rodent Tooth Enamel”); свързана публикация е изляза и в журнала „Граници на физиологията” (Frontiers in Physiology).

Източник:

  1. L. M. Gordon, M. J. Cohen, K. W. MacRenaris, J. D. Pasteris, T. Seda, D. Joester. Amorphous intergranular phases control the properties of rodent tooth enamel. Science, 2015; 347 (6223): 746 DOI: 10.1126/science.1258950

Leave a Reply