Новые данные о структуре зубной эмали человека

Зубная эмаль состоит  из плотно сгруппированных продолговатых кристаллов, ширина которых примерно в 1000 раз меньше человеческого волоса. Эти крошечные кристаллиты состоят в основном из минерала на основе кальция и фосфата, называемого гидроксилапатитом. Но это была только общая информация. Недавнее исследование ученых из Северо-Западного Университета во главе с профессором Дерком Джоэстером дает более подробную информацию об атомном составе эмали. Благодаря этому, ученые смогут лучше понять причину разрушения зубов и возникновения кариеса.  

Профессор Джоэстер и его коллеги использовали атомно-зондовую томографию и передовую сканирующую просвечивающую электронную микроскопию (STEM). Благодаря этому выяснилось, что кристаллиты человеческой эмали имеют структуру ядро-оболочка. Каждый имеет непрерывную кристаллическую структуру с периодически расположенными ионами кальция, фосфата и гидроксила. Однако, структура неоднородная, и содержит множество примесей. Так например в самом центре кристаллита огромное количество этих ионов кальция, фосфата и гидроксила заменено магнием, натрием, карбонатом и фторидом. Ядро также содержит два слоя, оба богаты магнием. Они окружают ионы натрия, фтора и карбоната.

Ученые подозревали, что неровности, вносимые слоями магния, вызывают участки деформации в кристаллите. Компьютерное моделирование поддержало их догадку, предсказав более высокие напряжения в ядре, чем в оболочке.

Разрушительные процессы эмали зубов действительно зависят от генетических особенностей. Они связаны с поведением растворенных кристаллитов, которые способны делать эмаль более прочной, а также способны стремительно ее разрушать.

Когда исследователи подвергли кристаллиты воздействию кислоты — подобно тому, что происходит во рту — ядро ​​показало большую эрозию, чем оболочка.

«Новая информация позволит моделировать деградацию эмали на основе моделей, что было невозможно раньше, и поможет нам лучше понять, как развивается кариес», — сказала соавтор исследования Карен ДеРоше, аспирант кафедры материаловедения и инженерии в Северо-Западного Университета.

Источник: sci-news.com