Mikroskoopilised taimekivid võivad hambaemailile pöördumatuid kahjustusi tekitada

Hambaemail, inimkeha kõige kõvem aine, võib köögiviljade närimise tõttu järk-järgult ja pöördumatult kuluda.

Kuigi taimsed toidud on tervisliku toitumise oluline osa, kuna need pakuvad kiudaineid, vitamiine ja mineraale, on rahvusvaheline teadlaste meeskond leidnud, et mikroskoopilised taimekivid, mida tuntakse fütolüütidena, võivad aja jooksul kaasa aidata hammaste kulumisele, mis võib viia sagedasemate hambaarsti külastusteni.

Nad arendasid nende mikroskoopiliste osakestega kaetud tehislehti ja paigaldasid need seadmele, mis simuleerib kohalike teadlaste esitatud hambaemaili proovide närimise survet ja libisemisliikumist.

Ajakirjas Journal of the Royal Society Interface avaldatud katse tulemuste kohaselt põhjustasid isegi pehmed taimekuded emailiga suheldes emailile püsivaid kahjustusi ja mineraalide kadu.

Arheoloogide seas on üsna tavaline leida kivistunud hambajäänuseid, kuna need on oma uskumatu kõvaduse ja tugevuse tõttu väga hästi säilinud, ületades parimaid tänapäevaseid insenerimaterjale.

Hambaemail on tugev, kuid ka habras, mistõttu on see haavatav mehaanilise lagunemise suhtes pragude tõttu, mis tekivad äkki, kui hammustuse jõud põhjustab mikropragude levikut, ja kulumise suhtes, mis on materjali aeglane kadu paljude aastate jooksul.

Teadlased on läbi viinud ulatuslikke uuringuid selle kohta, kuidas inimese hambaemail puruneb ja kulub, mis kahjustusi põhjustab ja kui palju jõudu on vaja pragude tekkeks. Siiski on üks valdkond, mis on endiselt halvasti mõistetav, välistest allikatest, näiteks tolmust või toidust pärit mikroosakeste mõju emailile.

Fütoliidid on mikroskoopilised ränidioksiidiosakesed, mis tekivad paljude taimede kudedes, kui juured omastavad mullast lahustuvat ränidioksiidi ja veresoonkond ladestab selle taime teistesse osadesse.

Varasemad uuringud on uurinud taimefütoliitide põhjustatud emaili kulumist, kuid tulemused on sageli olnud vastuolulised. Lisaks ei ole need uuringud suutnud realistlikult modelleerida, kuidas arvukad pehmetesse taimekudedesse kinnistunud fütoliidid närimise ajal hambaemailiga suhtlevad.

Selles uuringus lõid teadlased polüdimetüülsiloksaani (PDMS) maatriksi abil tehislehti, mis olid põimitud nisuvartest ja -lehtedest saadud opaliinifütoliitidega.

Saadud leht, mis oli paksuse ja jäikuse poolest sarnane päris asjaga, kinnitati seejärel hoidikule ja viidi korduvalt kontakti hambaarstidelt kogutud tervete inimeste tarkusehammaste proovidega, et simuleerida närimise libisemist ja survet.

Lehe- ja hambaemaili füüsikalisi ja keemilisi muutusi analüüsiti kõrglahutusega mikroskoopia ja spektroskoopiliste tehnikate abil.

Teadlased on leidnud, et kuigi fütoliidid ise korduva kokkupuute järel lagunevad, süvendavad nad siiski hambaemaili olemasolevat kulumist ja vähendavad selle mineraalide sisaldust.

Ootamatu tulemus oli see, et aluseks olev kulumismehhanism osutus pigem kvaasiplastiliseks ehk püsivaks deformatsiooniks, mis tuleneb emaili mikroskoopilise struktuuri nõrkusest, mitte klassikaliseks rabedaks murdumiseks.

Teadlased usuvad, et uued andmed emaili lagunemise kohta aitaksid teadlastel paremini mõista loomade toitumist, käitumist, liikumist ja elupaiku, toimides interdistsiplinaarse sillana füüsika- ja bioloogiateaduste vahel.