عمر مینای دندان به درازای یک عمر

مینای دندان سخت ترین ماده در بدن انسان است، اما تاکنون هیچ کس نمی دانسته است که چگونه این ماده اداره می شود تا عمر آن به درازا بکشد. نویسندگان در یک مطالعه، که اخیرا انجام شده نتیجه گرفته اند که راز مینای دندان در هم ترازی ناقص آنها با کریستال ها نهفته است.

اگر پوست خود را برش دهیم یا استخوانی را بشکنیم، این بافتها خود را ترمیم می کنند. بدن ما در بهبودی که در اثر آسیب ایجاد می شود، بسیار عالی عمل می کند.

با این وجود مینای دندان نمی تواند دوباره تولید شود و حفره دهان یک محیط خصمانه است.

در هر زمان از وعده های غذایی، مینای دندان تحت فشارهای باورنکردنی قرار می گیرد. همچنین تغییرات شدیدی در اثر تغییرات پی اچ و دمای دهان در آن ایجاد می شود.

با وجود این سختی ها، مینای دندان که در کودکی پرورش داده می شود، در طول روزهای زندگی با ما می ماند.

محققان مدتهاست به این علاقه مندند که بدانند چگونه مینای دندان قادر به ماندن است به صورتی که وظیفه ی خود را انجام دهد و دست نخورده برای یک عمر باقی بماند.

چنانکه یکی از نویسندگان یکی از جدیدترین مطالعات در مورد این موضوع، پروفسور پوپا گیلبرت از دانشگاه ویسکانسین – مدیسون می گوید: ” چگونه مینای دندان می تواند جلوی خرابی فاجعه آمیز خود را بگیرد ؟ “

راز های مینای دندان

با کمک محققان موسسه فناوری ماساچوست در کمبریج و دانشگاه پیتسبورگ، پنسیلوانیا، پروفسور گیلبرت نگاهی دقیق به ساختار مینای دندان انداخته شد.

تیم دانشمندان اکنون نتایج مطالعه خود را در مجله  Nature CommunicationsTrusted Source  منتشر کرده اند.

مینای دندان از میله هایی که به اصطلاح به آن میله های مینایی می گویند، تشکیل شده است که شامل کریستال های هیدروکسی آپاتیت می شوند. این میله های مینایی بلند و باریک حدود 50 نانومتر و 10 میکرومتر طول دارند.

دانشمندان با استفاده تصویربرداری، می توانند چگونگی ترکیب شدن کریستال ها را به صورتی منحصر به فرد در مینای دندان، مشاهده کنند.

قبل از ظهور نقشه برداری پی آی سی مطالعه مینای دندان با این سطح از جزئیات غیرممکن بود. پروفسور گیلبرت توضیح می دهد: ” شما می توانید با استفاده از رنگ، جهت گیری نانو کریستال ها را به طور منحصر به فردی اندازه گیری و تجسم کنید و میلیون ها کریستال را به طور همزمان مشاهده کنید “.

او همچنین می افزاید : ” معماری زیست بومهای پیچیده، مانند مینای دندان، در نقشه پی سی آی بلافاصله با چشم غیر مسلح قابل مشاهده می شود “.

محققان با مشاهده ساختار مینا، از الگوهای آن پرده برداری کردند. گیلبرت توضیح می دهد: ” به طور کلی، دیدیم که در هر میله ی مینایی یک جهت گیری واحد وجود ندارد، بلکه یک تغییر تدریجی در جهت کریستال بین نانو کریستال های مجاور وجود دارد ” و سپس سوال این بود آیا این یک مشاهده مفید است؟

اهمیت جهت گیری کریستال

این تیم برای بررسی اینکه آیا تغییر در تراز کریستال در حالتی که مینا به فشار های موجود پاسخ می دهد تأثیر می گذارد یا خیر، از پروفسور مارکوس بوئلر از ام آی تی کمک گرفته است. آنها با استفاده از یک مدل رایانه ای، نیروهایی را که بلورهای هیدروکسی آپاتیت در هنگام جویدن تجربه می کنند شبیه سازی می کنند.

در داخل مدلی که آنها شبیه سازی کردند، آنها دو بلوک کریستال را در کنار یکدیگر قرار دادند تا بلوک ها در امتداد یک لبه به یکدیگر برسند. کریستال های موجود در هر یک از دو بلوک، تراز شدند، اما در آنجا که با بلوک دیگر در تماس بودند، کریستال ها در زاویه ای به یکدیگر می رسیدند.

در طی چندین آزمایش، دانشمندان زاویه ای که این دو کریستال به یکدیگر می رسیدند را تغییر دادند. اگر محققان این دو بلوک را در نقطه ی اتصال که در آن، این دو بلوک به یکدیگر می رسند، کاملاً هماهنگ کنند، هنگام اعمال فشار، شکاف ظاهر می شود.

وقتی بلوک ها در زاویه 45 درجه به یکدیگر رسیدند، نتیجه مشابهی ایجاد شد؛ یک ترک در نقطه اتصال آنها ظاهر شد. با این حال، هنگامی که کریستالها فقط اندکی دچار بهم ریختگی شدند، نقطه اتصال آنها ترک را خنثی کرده و از پخش شدن آن جلوگیری کرد.

این یافته باعث تحقیقات بیشتری در این زمینه شد. در مرحله بعد، پروفسور گیلبرت می خواست زاویه کاملی از نقطه اتصال را برای حداکثر انعطاف پذیری مینای دندان مشخص کند. این تیم نمی تواند از مدل های رایانه ای برای تحقیق در مورد این سوال استفاده کند، بنابراین پروفسور گیلبرت اعتماد خود را به سیر تکاملی آن نشان داد.

برای این تحقیق، نویسنده مشترک کیلا استیفلر به اطلاعات نقشه برداری اصلی پی سی آی مراجعه کرد و زاویه های بین کریستال های مجاور را اندازه گیری کرد. پس از ایجاد میلیون ها نقاط داده، استیفلر دریافت که جهت گیری یک درجه ای، معمول ترین اندازه ی جهت گیری اشتباه بوده است، و بیشترین آن به مقدار 30 درجه بوده است.

این مشاهدات با شبیه سازی مطابق است – به نظر می رسد زوایای کوچکتر بهتر قادر به انحراف ترک خوردگی هستند.

اکنون ما می دانیم که ترک خوردگی ها در مقیاس نانو منحرف شده اند، بنابراین، خیلی زیاد نمی توانند گسترش یابند. به همین دلیل است که دندانهای ما بدون اینکه تعویض شوند می توانند یک عمر دوام بیاورند.