Мікроскопічні рослинні камінці можуть завдати незворотної шкоди зубній емалі

Зубна емаль, найтвердіша речовина в людському організмі, може піддаватися ризику поступового та незворотного зносу через жування овочів.

Хоча рослинна їжа є важливою частиною здорового харчування, оскільки вона забезпечує організм клітковиною, вітамінами та мінералами, міжнародна команда дослідників виявила, що мікроскопічні рослинні камінці, відомі як фітоліти, можуть з часом сприяти зносу зубів, що потенційно може призвести до частіших візитів до стоматолога.

Вони розробили штучне листя, в яке вбудовані ці мікроскопічні частинки, та встановили його на пристрій, що імітує тиск і ковзний рух під час жування зразків зубної емалі, наданих місцевими вченими.

Згідно з результатами експерименту, опублікованими в журналі «Journal of the Royal Society Interface», навіть м’які рослинні тканини спричиняли незворотне пошкодження емалі та втрату мінералів під час взаємодії з емаллю.

Досить часто археологи знаходять скам'янілі залишки зубів, оскільки вони дуже добре збереглися завдяки своїй неймовірній твердості та міцності, які можуть перевершити найкращі сучасні інженерні матеріали.

Зубна емаль міцна, але також крихка, що робить її вразливою до механічного руйнування через тріщини, які виникають раптово, коли сила укусу призводить до поширення мікротріщин та зношування, тобто повільної втрати матеріалу протягом багатьох років.

Вчені провели масштабні дослідження того, як руйнується та стирається зубна емаль людини, що спричиняє пошкодження та яка сила потрібна для виникнення тріщин. Однак однією з областей, яка досі мало вивчена, є вплив мікрочастинок із зовнішніх джерел, таких як пил або їжа, на емаль.

Фітоліти – це мікроскопічні частинки кремнезему, що утворюються в тканинах багатьох рослин, коли коріння поглинає розчинний кремнезем з ґрунту, а судинна система відкладає його в інших частинах рослини.

Попередні дослідження розглядали зношування емалі, спричинене рослинними фітолітами, але результати часто були суперечливими. Більше того, ці дослідження не змогли реалістично змоделювати, як численні фітоліти, вбудовані в м'які рослинні тканини, взаємодіють із зубною емаллю під час жування.

У цьому дослідженні вчені створили штучне листя з матриці полідиметилсилоксану (PDMS), в яку вбудовані опалові фітоліти, отримані зі стебел і листя пшениці.

Отриманий лист, подібний за товщиною та жорсткістю до справжнього, потім був встановлений на тримачі та неодноразово контактував зі зразками здорових людських зубів мудрості, зібраних у стоматологів, щоб імітувати ковзання та тиск під час жування.

Фізичні та хімічні зміни в листі та зубній емалі аналізували за допомогою мікроскопії високої роздільної здатності та спектроскопічних методів.

Вчені виявили, що хоча самі фітоліти руйнуються після багаторазового впливу, вони все одно погіршують існуючий знос зубної емалі та зменшують вміст у ній мінералів.

Неочікуваним результатом було те, що основним механізмом зношування виявилася квазіпластична або залишкова деформація, що виникає внаслідок слабкості мікроскопічної структури емалі, а не класичне крихке руйнування.

Дослідники вважають, що нові дані про деградацію емалі можуть допомогти вченим краще зрозуміти раціон, поведінку, пересування та середовища існування тварин, виступаючи міждисциплінарним містом між фізичними та біологічними науками.