درسة حديثة كيف يدوم مينا الأسنان مدى الحياة

كيف يدوم مينا الأسنان مدى الحياة

إن مينا الأسنان هو أقسى مادة في جسم الإنسان ، لكن ، حتى الآن ، لم يعرف أحد كيف استطاع أن يستمر مدى الحياة. استنتج مؤلفو دراسة حديثة أن سر المينا يكمن في المحاذاة غير الكاملة للبلورات.

إذا قطعنا جلدنا أو كسرنا عظامًا ، فإن هذه الأنسجة ستصلح نفسها أجسامنا ممتازة في التعافي من الإصابة.

ومع ذلك ، لا يمكن تجديد مينا الأسنان ، وتجويف الفم هو بيئة معادية.

في كل وقت ، يتم وضع المينا تحت ضغط لا يصدق. كما أنه يتسبب في تغيرات شديدة في كل من درجة الحموضة ودرجة الحرارة.

على الرغم من هذه المحنة ، يبقى مينا الأسنان الذي نطوره كطفل معنا طوال أيامنا.

لطالما كان الباحثون مهتمين بكيفية تمكن المينا من الحفاظ على وظيفته وسلامته لمدى الحياة.

كواحد من مؤلفي الدراسة الأخيرة ، يقول الأستاذ بوبا جيلبرت من جامعة ويسكونسن ماديسون ، "كيف يمنع الفشل الكارثي؟"
الأسنان - أسرار المينا

بمساعدة من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في كامبريدج وجامعة بيتسبرغ ، PA ، ألقى الأستاذ جيلبرت نظرة مفصلة على هيكل المينا.

نشر فريق العلماء الآن نتائج دراسته في مجلة Nature Communications.

يتكون المينا من ما يسمى بقضبان المينا ، والتي تتكون من بلورات هيدروكسيباتيت. يبلغ طول قضبان المينا الرقيقة الطويلة حوالي 50 نانومتر وطولها 10 ميكرومتر.

باستخدام تقنية التصوير المتطورة ، يمكن للعلماء تصور كيف تتم محاذاة البلورات الفردية في مينا الأسنان. هذه التقنية ، التي صممها البروفيسور جيلبرت ، تسمى رسم خرائط تباين التصوير المعتمد على الاستقطاب.

قبل ظهور خرائط الموافقة المسبقة عن علم ، كان من المستحيل دراسة المينا بهذا المستوى من التفاصيل. يوضح البروفيسور جيلبرت "[Y] يمكن أن تقيس وتصور ، بالألوان ، توجهات البلورات النانوية الفردية وترى الملايين منها في آن واحد".

تصبح بنية المعادن الحيوية المعقدة ، مثل المينا ، مرئية على الفور بالعين المجردة في خريطة الموافقة المسبقة عن علم.

عندما شاهدوا بنية المينا ، اكتشف الباحثون أنماطًا. "بشكل عام ، رأينا أنه لم يكن هناك اتجاه واحد في كل قضيب ، ولكن هناك تغيير تدريجي في التوجهات البلورية بين البلورات النانوية المجاورة" ، يوضح جيلبرت. "ثم كان السؤال" هل هذه ملاحظة مفيدة؟ "
أهمية التوجه البلوري


لاختبار ما إذا كان التغيير في المحاذاة البلورية يؤثر على الطريقة التي يستجيب بها المينا للإجهاد ، قام الفريق بتجنيد مساعدة من البروفيسور ماركوس بوهلر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. باستخدام نموذج الكمبيوتر ، قاموا بمحاكاة القوى التي ستعانيها بلورات هيدروكسيباتيت عندما يمضغ الشخص.

داخل النموذج ، وضعوا كتلتين من البلورات بجانب بعضها البعض بحيث تلمس الكتل على حافة واحدة. تمت محاذاة البلورات الموجودة داخل كل من الكتلتين ، لكن عندما التقت بالكتل الأخرى ، التقت البلورات بزاوية.

خلال عدة تجارب ، قام العلماء بتغيير الزاوية التي تلتقي بها كتلتان من البلورات. إذا قام الباحثون بمحاذاة الكتلتين تمامًا عند الواجهة التي التقيا بها ، فستظهر صدعًا عند الضغط.

عندما التقى الكتل في 45 درجة ، كانت قصة مماثلة. ظهر صدع في الواجهة. ومع ذلك ، عندما كانت البلورات غير متجانسة قليلاً فقط ، فإن الواجهة انحرفت عن الكراك ومنعتها من الانتشار.

حفزت هذه النتيجة المزيد من التحقيق. بعد ذلك ، أراد البروفيسور جيلبرت تحديد الزاوية المثالية للواجهة للحصول على أقصى درجات المرونة. لم يستطع الفريق استخدام طرازات الكمبيوتر للتحقيق في هذا السؤال ، لذا وضعت الأستاذة جيلبرت ثقتها في التطور. وقررت "إذا كانت هناك زاوية مثالية من سوء الفهم ، أراهن أنها الزاوية في أفواهنا".

للتحقيق ، عاد المؤلف المشارك Cayla Stifler إلى معلومات رسم الخرائط الأصلية للموافقة المسبقة عن علم وقاس الزوايا بين البلورات المجاورة. بعد توليد ملايين من نقاط البيانات ، وجد Stifler أن درجة واحدة كانت الحجم الأكثر شيوعًا في الإساءة ، وكان الحد الأقصى هو 30 درجة.

اتفقت هذه الملاحظة مع المحاكاة - يبدو أن الزوايا الأصغر قدرة على تشتيت التشققات بشكل أفضل.

نحن نعلم الآن أن التشققات تنحرف في المقياس النانوي ، وبالتالي ، لا يمكنها الانتشار بعيدًا. هذا هو السبب في أن أسناننا يمكن أن تدوم مدى الحياة دون استبدالها.