Крепкие зубы – «железные» зубы?
«Железные» зубы – не метафора крепких клыков и резцов. Доказано, что именно железо в составе зубной эмали обеспечивает чрезвычайную крепость резцов бобра, легко и непринужденно перегрызающего толстые стволы деревьев.
Зубная эмаль у человека – самая твердая ткань в организме. Эмаль выдерживает нагрузку до 400 кг/мм². Но несмотря на это, у большинства людей постоянно возникают с ней проблемы. Прежде всего, это связано с тем, что эмаль чувствительна к кислоте, которую выделяют бактерии зубного налета. Она постепенно разрушается, что к развитию кариеса и другим неприятным последствиям. Тщательная гигиена ротовой полости, прием препаратов кальция, добавки фтора в зубные пасты и ополаскиватели улучшают ситуацию, однако у большинства людей не обеспечивают полной сохранности эмали.
Раскрыть секреты крепкой зубной эмали ученым помогли животные, славящиеся крепкими зубами – бобры. Бобры не чистят зубы, не используют ополаскиватели и не беспокоятся об уровне кислотности во рту. При этом кариес им неведом!
Группа ученых из США и Израиля исследовали структуру зубной эмали человека, рядя грызунов и бобра*. Для анализа использовали электронную микроскопию и атомно-зондовую томографию – метод, позволяющий послойно определять расположение атомов в образце, а также химическую природу этих атомов.
Структура зубной эмали мыши; видны кристаллы гидроксиаппатита; сканирующая электронная микроскопия
Эмаль грызунов и человека сходны по своей структуре. В ее основе – кристаллы гидроксиапатита. Кристаллы имеют вытянутую форму (как спагетти) и собраны в пучки, которые, переплетаясь между собой, образуют структуру, похожую на плетеную корзину.
Между кристаллами находятся аморфные (не структурированные) биоминералы, соединяющие кристаллы, словно клей. У людей эта аморфная составляющая эмали богата магнием.
Читайте также: Регенерация зубов – реальность?
Ученые подвергали эмаль действию кислоты, после чего вновь исследовали ее структуру и состав. Было показано, что под воздействием кислоты происходит растворение и вымывание из эмали аморфных биоминералов, вследствие чего эмаль теряет твердость и прочность. Исключением стала зубная эмаль бобра. Резцы бобра покрыты эмалью красновато-коричневого цвета, которая, как оказалось, устойчива к действию кислоты. Причина этой устойчивости – ионы железа, которые преобладают в межкристаллическом пространстве зубной эмали животного. Именно высокое содержание железа делает зубы бобра крепкими и устойчивыми к химическим воздействиям.
Авторы работа полагают, что их открытие поможет в разработке новых методов укрепления эмали и профилактики кариеса. Так что натуральные «железные» зубы вскоре могут стать реальностью!
*Gordon LM, Cohen MJ, MacRenaris KW, Pasteris JD, et al. Amorphous intergranular phases control the properties of rodent tooth enamel // Science, 2015; 347 (6223): 746 DOI: 10.1126/science.1258950
На фото: череп бобра, видны мощные резцы, покрытые коричневой эмалью.
