Микроскопичните растителни камъчета могат да причинят необратими щети на зъбния емайл

Зъбният емайл, най-твърдото вещество в човешкото тяло, може да бъде изложен на риск от постепенно и необратимо износване от дъвченето на зеленчуци.

Въпреки че растителните храни са важна част от здравословното хранене, защото осигуряват фибри, витамини и минерали, международен екип от изследователи е установил, че микроскопични растителни камъни, известни като фитолити, могат да допринесат за износването на зъбите с течение на времето, което потенциално води до по-чести посещения при зъболекар.

Те разработили изкуствени листа, в които са вградени тези микроскопични частици, и ги монтирали на устройство, което симулира натиска и плъзгащото се движение при дъвчене на проби от зъбен емайл, предоставени от местни учени.

Според резултатите от експеримента, публикувани в Journal of the Royal Society Interface, дори меките растителни тъкани са причинили трайно увреждане на емайла и загуба на минерали при взаимодействие с емайла.

Доста често срещано е археолозите да откриват вкаменели останки от зъби, тъй като те остават много добре запазени поради невероятната си твърдост и здравина, които могат да надминат най-добрите съвременни инженерни материали.

Зъбният емайл е здрав, но и крехък, което го прави уязвим към механично разрушаване от пукнатини, които се появяват внезапно, когато силата на захапка причинява разпространение на микропукнатини и износване - бавната загуба на материал в продължение на много години.

Учените са провели обширни изследвания за това как човешкият зъбен емайл се разрушава и износва, какво причинява увреждането и каква сила е необходима, за да се появят пукнатини. Една област, която все още е слабо проучена, е ефектът на микрочастиците от външни източници, като прах или храна, върху емайла.

Фитолитите са микроскопични силициеви частици, които се образуват в тъканите на много растения, когато корените абсорбират разтворим силициев диоксид от почвата и съдовата система го отлага в други части на растението.

Предишни проучвания са разглеждали износването на емайла, причинено от растителни фитолити, но резултатите често са били противоречиви. Освен това, тези проучвания не са успели да моделират реалистично как многобройните фитолити, вградени в меките растителни тъкани, взаимодействат със зъбния емайл по време на дъвчене.

В това проучване изследователите създали изкуствени листа от полидиметилсилоксанова (PDMS) матрица, вградена с опалинови фитолити, получени от стъбла и листа на пшеница.

Полученият лист, подобен по дебелина и твърдост на истинския, след това е монтиран върху държач и многократно е контактувал с проби от здрави човешки мъдреци, събрани от зъболекари, за да се симулира плъзгането и налягането при дъвчене.

Физическите и химичните промени в листата и зъбния емайл бяха анализирани с помощта на микроскопия с висока резолюция и спектроскопски техники.

Учените са установили, че въпреки че самите фитолити се разграждат след многократно излагане, те все пак влошават съществуващото износване на зъбния емайл и намаляват минералното му съдържание.

Неочакван резултат беше, че основният механизъм на износване се оказа квазипластична или постоянна деформация, произтичаща от слабост в микроскопичната структура на емайла, а не класическо крехко счупване.

Изследователите смятат, че новите данни за разграждането на емайла биха могли да помогнат на учените да разберат по-добре диетата, поведението, движенията и местообитанията на животните, действайки като интердисциплинарен мост между физическите и биологичните науки.