A mikroszkopikus növényi kövek visszafordíthatatlan károsodást okozhatnak a fogzománcban

A fogzománc, az emberi test legkeményebb anyaga, fokozatos és visszafordíthatatlan kopásnak lehet kitéve a zöldségek rágása miatt.

Míg a növényi élelmiszerek az egészséges étrend fontos részét képezik, mivel rostot, vitaminokat és ásványi anyagokat biztosítanak, egy nemzetközi kutatócsoport felfedezte, hogy a fitolitokként ismert mikroszkopikus növényi kövek idővel hozzájárulhatnak a fogak kopásához, ami potenciálisan gyakoribb fogorvosi látogatásokhoz vezethet.

Mesterséges leveleket fejlesztettek ki, amelyekbe ezeket a mikroszkopikus részecskéket ágyazták be, és egy olyan eszközre szerelték őket, amely szimulálja a helyi tudósok által biztosított fogzománcmintákon a rágás nyomását és csúszó mozgását.

A kísérlet eredményei szerint, melyeket a Journal of the Royal Society Interface című folyóiratban publikáltak, még a lágy növényi szövetek is maradandó károsodást okoztak a zománcban és ásványi anyagok elvesztését okozták, amikor kölcsönhatásba léptek a zománccal.

A régészek meglehetősen gyakran találnak megkövesedett fogmaradványokat, mivel ezek hihetetlen keménységüknek és szilárdságuknak köszönhetően nagyon jól megőrződtek, és felülmúlhatják a legjobb modern mérnöki anyagokat.

A fogzománc erős, de törékeny is, így sebezhetővé válik a repedésekből eredő mechanikai lebomlásnak, amelyek hirtelen keletkeznek, amikor egy harapás ereje mikrorepedések terjedését és kopását okozza, ami az anyag lassú veszteségét jelenti sok év alatt.

A tudósok széleskörű kutatásokat végeztek azzal kapcsolatban, hogy az emberi fogzománc hogyan törik és kopik, mi okozza a károsodást, és mekkora erő kell a repedések kialakulásához. Azonban egy terület, amely még mindig kevéssé ismert, a külső forrásokból, például porból vagy élelmiszerekből származó mikrorészecskék hatása a zománcra.

A fitolitok mikroszkopikus szilícium-dioxid-részecskék, amelyek számos növény szöveteiben képződnek, amikor a gyökerek oldható szilícium-dioxidot vesznek fel a talajból, és az érrendszer azt a növény más részeibe rakja le.

Korábbi tanulmányok már vizsgálták a növényi fitolitok okozta zománckopást, de az eredmények gyakran ellentmondásosak voltak. Ráadásul ezek a tanulmányok nem modellezték reálisan, hogy a lágy növényi szövetekbe ágyazott számos fitolit hogyan lép kölcsönhatásba a fogzománccal rágás közben.

Ebben a tanulmányban a kutatók mesterséges leveleket hoztak létre egy polidimetilsziloxán (PDMS) mátrixból, amelybe búzaszárakból és levelekből származó opálin fitolitokat ágyaztak be.

Az így kapott, a valódihoz hasonló vastagságú és merevségű lapot ezután egy tartóra helyezték, és ismételten érintkezésbe hozták fogorvosoktól gyűjtött egészséges emberi bölcsességfogak mintáival, hogy szimulálják a rágás csúszását és nyomását.

A levél- és fogzománc fizikai és kémiai változásait nagy felbontású mikroszkópiával és spektroszkópiai technikákkal elemezték.

A tudósok felfedezték, hogy bár maguk a fitolitok ismételt expozíció után lebomlanak, továbbra is súlyosbítják a fogzománc meglévő kopását és csökkentik annak ásványianyag-tartalmát.

Váratlan eredmény volt, hogy a mögöttes kopási mechanizmust a zománc mikroszkopikus szerkezetének gyengeségéből eredő kvázi-plasztikus vagy állandó deformációnak találták, nem pedig klasszikus ridegtörésnek.

A kutatók úgy vélik, hogy a zománc lebomlásával kapcsolatos új adatok segíthetnek a tudósoknak jobban megérteni az állatok étrendjét, viselkedését, mozgását és élőhelyeit, interdiszciplináris hidat képezve a fizikai és biológiai tudományok között.