Cildimizi kesersek veya bir kemiğimizi kırarsak, bu dokular kendilerini onaracaktır; vücudumuz yaralanmalardan kurtulma konusunda mükemmeldir.
Ancak diş minesi yenilenemez ve ağız boşluğu düşmanca bir ortamdır.
Her yemek zamanı, mine inanılmaz bir stres altında kalır; ayrıca hem pH hem de sıcaklıktaki aşırı değişikliklere karşı dayanıklıdır.
Bu sıkıntıya rağmen, çocukken geliştirdiğimiz diş minesi günlerimiz boyunca bizimle kalır.
Araştırmacılar uzun zamandır minenin ömür boyu işlevsel ve sağlam kalmayı nasıl başardığı ile ilgilenmektedir.
Son çalışmanın yazarlarından Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden Prof. Pupa Gilbert'in ifadesiyle, "Felaket boyutundaki arızaları nasıl önlüyor?"
Emayenin sırları
Cambridge'deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ve Pittsburgh Üniversitesi'ndeki (PA) araştırmacıların yardımıyla Prof. Gilbert minenin yapısını detaylı bir şekilde inceledi.
Bilim insanlarından oluşan ekip, çalışmasının sonuçlarını Nature Communications dergisinde yayımladı.
Mine, hidroksiapatit kristallerinden oluşan mine çubukları olarak adlandırılan çubuklardan oluşur. Bu uzun, ince mine çubukları yaklaşık 50 nanometre genişliğinde ve 10 mikrometre uzunluğundadır.
Bilim insanları en son görüntüleme teknolojisini kullanarak diş minesindeki kristallerin tek tek nasıl hizalandığını görselleştirebildiler. Prof. Gilbert'in tasarladığı bu tekniğe polarizasyona bağlı görüntüleme kontrastı (PIC) haritalama adı veriliyor.
PIC haritalamanın ortaya çıkmasından önce mineyi bu ayrıntı düzeyinde incelemek imkansızdı. Gilbert, "Tek tek nanokristallerin yönelimini renkli olarak ölçebilir ve görselleştirebilir ve aynı anda milyonlarcasını görebilirsiniz," diye açıklıyor.
Mine gibi karmaşık biyominerallerin mimarisi, bir PIC haritasında çıplak gözle hemen görülebilir hale gelir.
Araştırmacılar minenin yapısını incelediklerinde, desenleri ortaya çıkardılar. Gilbert, "Genel olarak, her bir çubukta tek bir yönelim olmadığını, ancak bitişik nanokristaller arasında kristal yönelimlerde kademeli bir değişiklik olduğunu gördük" diye açıklıyor. "Ve sonra soru şuydu, 'Bu yararlı bir gözlem mi?"
Kristal yöneliminin önemi
Ekip, kristal hizalanmasındaki değişikliğin minenin strese tepki verme şeklini etkileyip etkilemediğini test etmek için MIT'den Prof. Markus Buehler'den yardım aldı. Bir bilgisayar modeli kullanarak, bir kişi çiğnediğinde hidroksiapatit kristallerinin maruz kalacağı kuvvetleri simüle ettiler.
Modelin içine, bloklar bir kenar boyunca birbirine değecek şekilde yan yana iki kristal bloğu yerleştirdiler. İki bloğun her birinin içindeki kristaller aynı hizadaydı, ancak diğer blokla temas ettikleri yerde kristaller bir açıyla buluşuyordu.
Araştırmanın eş yazarı Cayla Stifler, orijinal PIC haritalama bilgilerine geri döndü ve bitişik kristaller arasındaki açıları ölçtü. Milyonlarca veri noktası oluşturduktan sonra Stifler, 1 derecenin en yaygın yanlış yönlendirme boyutu olduğunu ve maksimumun 30 derece olduğunu buldu.
Bu gözlem simülasyonla uyumludur - daha küçük açılar çatlakları daha iyi saptırabilmektedir.
Artık çatlakların nano ölçekte saptırıldığını ve bu nedenle çok uzağa yayılamadığını biliyoruz. Dişlerimizin değiştirilmeden bir ömür boyu dayanabilmesinin nedeni budur.
Prof. Pupa Gilbert