Mikroskopické rastlinné kamene môžu spôsobiť nezvratné poškodenie zubnej skloviny

Zubná sklovina, najtvrdšia látka v ľudskom tele, môže byť vystavená riziku postupného a nezvratného opotrebovania v dôsledku žuvania zeleniny.

Hoci rastlinné potraviny sú dôležitou súčasťou zdravej stravy, pretože poskytujú vlákninu, vitamíny a minerály, medzinárodný tím výskumníkov zistil, že mikroskopické rastlinné kamene známe ako fytolity môžu časom prispievať k opotrebovaniu zubov, čo môže viesť k častejším návštevám zubára.

Vyvinuli umelé listy s týmito mikroskopickými časticami a upevnili ich na zariadení, ktoré simuluje tlak a kĺzavý pohyb pri žuvaní vzoriek zubnej skloviny poskytnutých miestnymi vedcami.

Podľa výsledkov experimentu, publikovaných v časopise Journal of the Royal Society Interface, aj mäkké rastlinné tkanivá spôsobili trvalé poškodenie skloviny a stratu minerálov pri interakcii so sklovinou.

Pre archeológov je celkom bežné nájsť skamenené pozostatky zubov, pretože zostávajú veľmi dobre zachované vďaka svojej neuveriteľnej tvrdosti a pevnosti, ktorá dokáže prekonať aj tie najlepšie moderné technické materiály.

Zubná sklovina je pevná, ale aj krehká, vďaka čomu je náchylná na mechanické poškodenie v dôsledku prasklín, ktoré vznikajú náhle, keď sila uhryznutia spôsobí šírenie mikrotrhlín a opotrebovanie, čo je pomalá strata materiálu v priebehu mnohých rokov.

Vedci vykonali rozsiahly výskum toho, ako sa ľudská zubná sklovina rozpadá a opotrebováva, čo spôsobuje poškodenie a aká sila je potrebná na vznik prasklín. Jednou z oblastí, ktorá je však stále nedostatočne pochopená, je vplyv mikročastíc z vonkajších zdrojov, ako je prach alebo jedlo, na sklovinu.

Fytolity sú mikroskopické častice oxidu kremičitého, ktoré sa tvoria v tkanivách mnohých rastlín, keď korene prijímajú rozpustný oxid kremičitý z pôdy a cievny systém ho ukladá do iných častí rastliny.

Predchádzajúce štúdie sa zaoberali opotrebovaním skloviny spôsobeným rastlinnými fytolitmi, ale výsledky boli často nekonzistentné. Navyše, tieto štúdie nedokázali realisticky modelovať, ako početné fytolity uložené v mäkkom rastlinnom tkanive interagujú so zubnou sklovinou počas žuvania.

V tejto štúdii výskumníci vytvorili umelé listy z polydimetylsiloxánovej (PDMS) matrice s vloženými opálovými fytolitmi získanými zo stoniek a listov pšenice.

Výsledná doska, ktorá mala podobnú hrúbku a tuhosť ako skutočná doska, bola potom upevnená na držiak a opakovane privedená do kontaktu so vzorkami zdravých ľudských zubov múdrosti odobratých od zubárov, aby sa simulovalo kĺzanie a tlak pri žuvaní.

Fyzikálne a chemické zmeny v listoch a zubnej sklovine boli analyzované pomocou mikroskopie s vysokým rozlíšením a spektroskopických techník.

Vedci zistili, že hoci sa fytolity po opakovanom vystavení rozpadajú, stále zhoršujú existujúce opotrebovanie zubnej skloviny a znižujú jej obsah minerálov.

Neočakávaným výsledkom bolo, že základným mechanizmom opotrebenia bola kváziplastická alebo trvalá deformácia vyplývajúca zo slabosti mikroskopickej štruktúry skloviny, a nie klasický krehký lom.

Výskumníci sa domnievajú, že nové údaje o degradácii skloviny by mohli pomôcť vedcom lepšie pochopiť stravu, správanie, pohyby a biotopy zvierat a pôsobiť ako interdisciplinárny most medzi fyzikálnymi a biologickými vedami.