Diş minesi bir ömür boyu nasıl dayanır?
Diş minesi insan vücudundaki en sert maddedir, ancak şimdiye kadar kimse bir ömür boyu nasıl dayanabildiğini bilmiyordu. Yakın zamanda yapılan bir çalışmanın yazarları, minenin sırrının kristallerin kusurlu hizalanmasında yattığı sonucuna varmışlardır.
Derimizi kesersek veya bir kemiği kırarsak bu dokular kendi kendini onarır; vücudumuz yaralanmalardan kurtulmada mükemmeldir.
Ancak diş minesi yenilenemez ve ağız boşluğu düşmanca bir ortamdır.
Her öğün diş minesi inanılmaz bir baskı altına girer; aynı zamanda hem pH hem de sıcaklıkta aşırı değişikliklere neden olur.
Bu olumsuzluğa rağmen çocukken geliştirdiğimiz diş minesi günümüzde yanımızda kalır.
Araştırmacılar, diş minesinin bir ömür boyu işlevsel ve sağlam kalmayı nasıl başardığıyla uzun zamandır ilgileniyorlar.
En son araştırmanın yazarlarından biri olan Wisconsin Üniversitesi-Madison'dan Prof. Pupa Gilbert, "Felaketle sonuçlanan başarısızlığı nasıl önlüyor?"
Emayenin sırları
Cambridge'deki Massachusetts Institute of Technology (MIT) ve Pittsburgh Üniversitesi, PA'daki araştırmacıların yardımıyla Prof. Gilbert, minenin yapısına ayrıntılı bir bakış attı.
Bilim adamları ekibi, araştırmasının sonuçlarını Nature Communications dergisinde yayınladı.
Mine, hidroksiapatit kristallerinden oluşan sözde emaye çubuklardan oluşur. Bu uzun, ince emaye çubuklar yaklaşık 50 nanometre genişliğinde ve 10 mikrometre uzunluğundadır.
Bilim adamları, en son görüntüleme teknolojisini kullanarak diş minesindeki kristallerin nasıl hizalandığını görselleştirebildiler. Prof. Gilbert'in tasarladığı teknik, polarizasyona bağlı görüntüleme kontrastı (PIC) haritalaması olarak adlandırılır.
PIC haritalamasının ortaya çıkmasından önce, bu düzeyde ayrıntıyla mineyi incelemek imkansızdı. Prof. Gilbert, "[Y] ou, ayrı ayrı nanokristallerin yönünü renkli olarak ölçebilir ve görselleştirebilir ve milyonlarca tanesini aynı anda görebilir," diye açıklıyor Prof.
"Mine gibi karmaşık biyominerallerin mimarisi, bir PIC haritasında çıplak gözle hemen görülebilir hale geliyor."
Araştırmacılar minenin yapısını incelediklerinde desenleri ortaya çıkardılar. Gilbert, "Genel olarak, her çubukta tek bir yönelim olmadığını, bitişik nanokristaller arasındaki kristal yönelimlerinde kademeli bir değişiklik olduğunu gördük" diye açıklıyor. "Ve sonra soru şuydu:" Bu yararlı bir gözlem mi? "
Kristal oryantasyonunun önemi
Ekip, kristal hizalamasındaki değişikliğin minenin strese tepki verme şeklini etkileyip etkilemediğini test etmek için MIT'den Prof.Markus Buehler'den yardım aldı. Bir bilgisayar modeli kullanarak, hidroksiapatit kristallerinin bir kişi çiğnediğinde yaşayacağı kuvvetleri simüle ettiler.
Modelin içinde, blokların bir kenarı boyunca temas etmesi için iki blok kristali yan yana yerleştirdiler. İki bloğun her birinin içindeki kristaller hizalandı, ancak diğer blokla temas ettikleri yerde kristaller bir açıyla buluştu.
Birkaç deneme boyunca, bilim adamları iki kristal bloğunun buluştuğu açıyı değiştirdiler. Araştırmacılar, karşılaştıkları arayüzdeki iki bloğu mükemmel bir şekilde hizalarsa, basınç uyguladıklarında bir çatlak görünecektir.
Bloklar 45 derecede buluştuğunda da benzer bir hikaye oldu; arayüzde bir çatlak belirdi. Bununla birlikte, kristaller sadece hafifçe yanlış hizalandığında, arayüz çatlağı saptırdı ve yayılmasını engelledi.
Bu bulgu, daha fazla araştırmayı teşvik etti. Daha sonra Prof. Gilbert, maksimum dayanıklılık için mükemmel arayüz açısını belirlemek istedi. Ekip bu soruyu araştırmak için bilgisayar modellerini kullanamadı, bu nedenle Prof. Gilbert evrime güvendi. "İdeal bir yanlış yönelim açısı varsa, bahse girerim ağzımızdaki budur," diye karar verdi.
Ortak yazar Cayla Stifler, araştırmak için orijinal PIC haritalama bilgisine geri döndü ve bitişik kristaller arasındaki açıları ölçtü. Milyonlarca veri noktası oluşturduktan sonra Stifler, 1 derecenin en yaygın yanlış yönelim boyutu olduğunu ve maksimumun 30 derece olduğunu buldu.
Bu gözlem simülasyonla aynı fikirde - daha küçük açılar çatlakları daha iyi saptırabilir.
"Artık çatlakların nano ölçekte saptırıldığını ve bu nedenle çok uzağa yayılamayacağını biliyoruz. Dişlerimizin değiştirilmeden ömür boyu dayanmasının nedeni budur. "
Prof. Pupa Gilbert
