Mikroskopiski augu akmeņi var radīt neatgriezeniskus zobu emaljas bojājumus

Zobu emalja, cilvēka ķermeņa cietākā viela, var tikt pakļauta pakāpeniskai un neatgriezeniskai nodilšanai, košļājot dārzeņus.

Lai gan augu valsts pārtikas produkti ir svarīga veselīga uztura sastāvdaļa, jo tie nodrošina šķiedrvielas, vitamīnus un minerālvielas, starptautiska pētnieku komanda ir atklājusi, ka mikroskopiski augu akmeņi, kas pazīstami kā fitolīti, laika gaitā var veicināt zobu nodilumu, kas var izraisīt biežākas vizītes pie zobārsta.

Viņi izstrādāja mākslīgas lapas, kas iestrādātas ar šīm mikroskopiskajām daļiņām, un piestiprināja tās pie ierīces, kas imitē košļāšanas spiedienu un slīdošo kustību uz vietējo zinātnieku sniegtajiem zobu emaljas paraugiem.

Saskaņā ar eksperimenta rezultātiem, kas publicēti žurnālā "Journal of the Royal Society Interface", pat mīkstie augu audi, mijiedarbojoties ar emalju, izraisīja neatgriezeniskus emaljas bojājumus un minerālvielu zudumu.

Arheologiem ir diezgan ierasta parādība atrast pārakmeņojušās zobu paliekas, jo tās ir ļoti labi saglabājušās, pateicoties to neticamajai cietībai un izturībai, kas var pārspēt labākos mūsdienu inženiertehniskos materiālus.

Zobu emalja ir spēcīga, bet arī trausla, padarot to neaizsargātu pret mehānisku degradāciju plaisu dēļ, kas rodas pēkšņi, kad koduma spēks izraisa mikroplaisu izplatīšanos un nodilumu, kas ir lēna materiāla zudums daudzu gadu laikā.

Zinātnieki ir veikuši plašus pētījumus par to, kā cilvēka zobu emalja plīst un nodilst, kas izraisa bojājumus un cik liels spēks ir nepieciešams, lai radītu plaisas. Tomēr viena joma, kas joprojām ir vāji izprasta, ir mikrodaļiņu ietekme uz emalju no ārējiem avotiem, piemēram, putekļiem vai pārtikas.

Fitolīti ir mikroskopiskas silīcija dioksīda daļiņas, kas veidojas daudzu augu audos, kad saknes no augsnes uzņem šķīstošo silīcija dioksīdu un asinsvadu sistēma to nogulsnē citās auga daļās.

Iepriekšējos pētījumos ir aplūkota augu fitolītu izraisītā emaljas nodiluma ietekme, taču rezultāti bieži vien ir bijuši pretrunīgi. Turklāt šajos pētījumos nav izdevies reālistiski modelēt, kā daudzie mīkstajos augu audos iestrādātie fitolīti košļāšanas laikā mijiedarbojas ar zobu emalju.

Šajā pētījumā pētnieki izveidoja mākslīgas lapas no polidimetilsiloksāna (PDMS) matricas, kas iestrādāta opalīna fitolītos, kas iegūti no kviešu kātiem un lapām.

Iegūtā loksne, kuras biezums un stingrība bija līdzīga īstajai lietai, pēc tam tika uzmontēta uz turētāja un atkārtoti saskarē ar veselu cilvēka gudrības zobu paraugiem, kas savākti no zobārstiem, lai simulētu košļāšanas slīdēšanu un spiedienu.

Lapu un zobu emaljas fizikālās un ķīmiskās izmaiņas tika analizētas, izmantojot augstas izšķirtspējas mikroskopijas un spektroskopiskās metodes.

Zinātnieki ir atklājuši, ka, lai gan paši fitolīti pēc atkārtotas iedarbības sadalās, tie joprojām pasliktina esošo zobu emaljas nodilumu un samazina tās minerālvielu saturu.

Negaidīts rezultāts bija tāds, ka tika konstatēts, ka pamatā esošais nodiluma mehānisms ir kvaziplastiska jeb pastāvīga deformācija, kas rodas emaljas mikroskopiskās struktūras vājuma dēļ, nevis klasisks trausls lūzums.

Pētnieki uzskata, ka jaunie dati par emaljas degradāciju varētu palīdzēt zinātniekiem labāk izprast dzīvnieku uzturu, uzvedību, kustības un dzīvotnes, darbojoties kā starpdisciplinārs tilts starp fizikālajām un bioloģiskajām zinātnēm.