2020. 08. 13. - 11:23
Fogszuvasodás - A zománc szerkezetének megértése segíthet a megelőzésben?
Az emberi zománc atomszerkezetének feltárása segíthet a tudósoknak megelőzni vagy akár vissza is fordítani a fogszuvasodást.
A Cornell, az Észak-Nyugati és a Virginiai Egyetem kutatói közös erővel kiegészítő képalkotó technikákat kombináltak az emberi zománc atomszerkezetének feltárására – apróbb kémiai hibákat fedve fel fogaink alapvető építőelemeiben. A felfedezések segíthetnek a tudósoknak megelőzni vagy akár vissza is fordítani a fogszuvasodás folyamatát.
A kutatócsoport a Nature szaklapban közölte eredményeit.
Jelentős ásványianyag-tartalma miatt a fogzománc igen erős anyag, mely ellenáll a rágás okozta erőkifejtésnek - noha a szájban lévő túlzott sav érzékennyé teheti azt a szuvasodásra.
Míg a kutatók korábban a zománcot alkotó kristályok tulajdonságaiban mélyedtek el, szerkezetükről és kémiai összetételükről nehezebb nanoméretű képeket készíteni. Az egyik módszer szerint a transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálat (STEM) mely során a mintát elektronnyalábnak vetik alá. Azonban e folyamatnak megvannak a korlátai.
A zománc mechanikailag rendkívül erős anyag, ám az elektronmikroszkópba téve rendkívül érzékeny az elektronnyalábra - mondta el Lena Kourkoutis, a Cornell egyetemi docense.
Alaposan szemügyre vették a kutatók a fogzománcot
Az elmúlt években Derk Joester, a Northwestern anyagtudományi és mérnöki professzorának kutatócsoportja érzékeny biológiai anyagokat vett fel atomszonda tomográfiával - ez egy olyan eljárás, amely lényegében az atomok egyenkénti lebontását és a minta felületének rekonstruálását eredményezi.
A Cornell kutatói ezzel egyidőben a PARADIM-rendszert alkották meg, mely az interfészek gyorsított megvalósításának, elemzésének és felfedezésének platformja. Elkészítették az alacsony hőmérsékletű elektronmikroszkópia azon formáját, amely képes kimutatni a sugárzás-érzékeny minták struktúráját.
A módszer biztonságosan leképezheti a minta kémiai összetételét is, azzal, hogy megméri, mennyi energia veszik el, amikor az elektronok kölcsönhatásba lépnek az atomokkal.
A PARADIM kriogén elektronmikroszkópos képességei kiegészíthetik a Northwestern emberi zománc-projektjét.
Paul Smeets, doktorandusz kutató, aki Joester csapatának a tagja, Kourkoutis doktori hallgatóival dolgozott össze, Berit Goodge-al és Michael Zachmannal. A csoport kriogén elektronmikroszkópos vizsgálatot végzett olyan zománcmintákon, amelyeket folyékony nitrogénnel körülbelül 90 kelvinre vagy mínusz 298 fokra hűtöttek.
Kiegészítő technikáik kombinálásával a Cornell és az északnyugati kutatók képesek voltak leképezni a zománc kristályt és annak hidroxilapatit atomrácsát. De nem volt az egész kristálytiszta: a rács sötét torzulásokat mutatott. Ezeket két nanometriás magnéziumréteg okozta, valamint a kristály magja közelében lévő nátrium-, fluorid- és karbonát-ion szennyeződések.
További modellezés igazolta, hogy a szabálytalanságok feszültségforrást jelentenek a kristályban.
Paradox módon ezek a szabálytalanságok, valamint a zománc mag-héj felépítése szintén szerepet játszhatnak a zománc megerősítésében, rugalmasságának növelésében.
A kutatók szerint az eredmények új kezelésekhez vezethetnek a zománc megerősítése és a szuvasodások leküzdése terén.
László Adrienn
