Dentina este la fel de rezistentă ca oțelul

Dentina este una dintre cele mai persistente substanțe biologice din corpul uman. În ultimele lor cercetări, personalul Universității de Medicină din Berlin (Universitätsmedizin Berlin) oferă o explicație exactă a acestui fenomen: interacțiunile dintre nanostructura dentinei și materialele de construcție organice și anorganice conferă rezistență structurii interne a dintelui. Măsurătorile lor au arătat că legătura mecanică dintre fibrele de proteină de colagen și nanoparticulele minerale face dentina atât de rezistentă la forțe extreme din cavitatea bucală.

Cu un stil de viață normal, aprox. Ei vin în contact de 5.000 de ori unii pe alții cu dinții noștri. Cu toate acestea, este surprinzător de rar ca un dinte uman sănătos să se spargă sau să se spargă singur. La baza tuturor acestea se află opinia larg acceptată că structură dublă specială face dintele atât de rezistent: structura interioară vie (dentina) este protejată de un strat dur exterior, smalțul dinților împotriva forțelor cotidiene.

Dentina este o substanță asemănătoare oaselor care este alcătuit din nanoparticule minerale, colagen și apă. Deși atât smalțul, cât și dentina conțin un mineral numit hidroxiapatită, dentina este un nanocompozit mult mai complex, deoarece conține fibre organice de proteine de colagen pe lângă hidroxiapatită anorganică.

Doi membri ai personalului Institutului Julius Wolff de la Universitatea de Medicină din Berlin, Dr. Jean-Baptiste Forien și Dr. Paul Zaslansky s-a demonstrat anterior că o astfel de rezistență ridicată a dentinei se datorează presiunii din structura internă. Presiunea de comprimare în cadrul dentinei explică, de asemenea, fenomenul atunci când smalțul dinților este deteriorat, dar fractura nu se extinde la structura internă a dentinei.

Echipa Dr. Zaslansky într-un studiu recent publicat în revista Chemistry of Materials pe probe de dinți umani a măsurat cum se comportă nanoparticulele și fibrele de colagen sub presiune.

Structura biologică a dentinei: pe lângă canalele dentinale și nanoparticulele minerale, există fibre de colagen./Imagine: Universitatea de Medicină din Berlin /

„A fost prima dată când am reușit să determinăm nu numai parametrii structurii rețelelor cristalelor de hidroxiapatită, ci și dimensiunile exacte ale nanoparticulelor care variază spațial. Pe baza acestui fapt, am putut determina care a fost presiunea aceste particule sunt de obicei încă tolerate”Spune Zaslansky. Pentru efectuarea măsurătorilor de laborator, cercetătorii au folosit echipamentul de radiație sincrotronă (BESSY II) al Centrului Helmholtz din Berlin, care este capabil să efectueze măsurători de la nivelul terahertzului până la frecvența razelor X.

Ca parte a observațiilor lor, experții au ridicat nivelul presiunii de compresie din interiorul dentinei, în timp ce își usucă structura prin încălzire la 125 ° C. Toate acestea au dus la micșorarea fibrelor de colagen și, în același timp, la creșterea presiunii în cadrul nanoparticulelor.

corespunzând limitei de alungire a oțelului industrial Presiunea la 300 megapascali (MPa) a fost nivelul la care a rezistat încă structura dentinei. Prin comparație, o presiune maximă de 20 MPa apare în timpul mestecării. La încălzire, fibrele proteice nu au fost distruse, din care se poate concluziona că nanoparticulele minerale au un efect protector asupra colagenului.

Aceste observații nu numai că ne aduc mai aproape de înțelegerea structurii dintelui, ci ne pot ajuta de ex. de asemenea, în dezvoltarea de noi materiale de umplere.

„Morfologia dentinei este mult mai complexă decât am presupus anterior. Smalț dentar foarte puternic deși fragil. În schimb, fibrele de proteine organice din dentină pun exact aceeași presiune asupra nanoparticulelor minerale ca și pentru a crește rezistența materialului ”, spun cercetătorii.

Cu toate acestea, rezistența dentinei este atât de mare atât timp cât dintele este sănătos. Bacteriile care cauzează cariile dentare ei înmoaie și dizolvă mineralele și produc enzime care distrug fibrele de colagen. Drept urmare, dintele devine fragil și se deteriorează mai ușor.