Исследователи Северо-Западного университета раскрыли один из секретов кариеса. В новом исследовании человеческой эмали, ученые материалы являются в первую очередь выявить небольшое количество примесных атомов, которые могут способствовать прочности эмали, но и сделать материал более растворим. Они также являются первыми, чтобы определить пространственное распределение примесей с разрешение атомного масштаба.
Кариес зубов — более известный как кариес-это разрушение зубов из-за бактерий. («Кариес» на латыни означает «гниение».) Это одно из наиболее распространенных хронических заболеваний и серьезных проблем общественного здравоохранения, особенно как средняя продолжительность жизни человека увеличивается.
Северо-западный обнаружения в строительных блоков эмали — с детализацией вплоть до наноразмерных … может привести к лучшему пониманию распада зуба человека, а также генетических заболеваний, которые влияют на формирование эмали, что может привести к сильно нарушена или полностью отсутствует эмаль.
Эмали, защитный наружный слой человеческого зуба, покрывает всю коронку. Его твердость происходит от высокого содержания минералов.
«Эмаль превратился в жесткий и износоустойчивый достаточно, чтобы выдержать силы, связанные с жеванием в течение многих десятилетий», — сказал Дерк Joester, который возглавлял исследование. «Однако, эмаль имеет очень ограниченный потенциал к регенерации. Наши фундаментальные исследования помогают нам понять, как эмаль форма, которая должна помочь в разработке новых препаратов и материалов для профилактики и лечения кариеса. Знания также могут помочь предотвратить или облегчить страдания больных врожденные дефекты эмали».
Исследования будут опубликованы 1 июля в журнале Nature.
Joester, автор, адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии в школе Маккормика технических наук. Карен А. DeRocher и Павел Ж. М. Смейтс, аспирант и научный сотрудник, соответственно, в лаборатории Joester, являются со-авторами первого.
Одним из основных препятствий, сдерживающих эмали исследования является его сложная структура, с особенностями различных масштабах длин. Эмали, которая может достигать толщины в несколько миллиметров, это трехмерное плетение из прутьев. Каждый стержень, шириной около 5 мкм, состоит из тысяч отдельных кристаллитов гидроксиапатита, которые довольно длинные и тонкие. Ширина кристаллитов составляет порядка десятков нанометров. Эти наноразмерные кристаллиты являются основными строительными блоками эмали.
Возможно, уникальный в человеческой эмали, в центре кристаллита, кажется, более растворим, сказал Joester, и его команда хотели понять, почему. Исследователи задались целью проверить, если состав Малой эмаль составляющих меняется в один кристаллитов.
Используя передовые количественного атомно-масштабных методов, команда обнаружила, что кристаллиты человека эмали имеют ядерно-оболочечной структурой. Каждый кристаллит имеет непрерывную кристаллическую структуру кальция, фосфатов и ионов гидроксила организуют периодически (оболочки). Однако, в центре кристаллита, и большее число этих ионов заменяется магния, натрия, карбонат и фторид (ядро). Внутри ядра, два богатых магнием слоев фланг смесь натрия, фторид и карбонат ионов.
«Удивительно, что ионы магния образуют два слоя по обе стороны от ядра, как крошечный бутерброд в мире, всего 6 миллиардных долей метра в поперечнике», — сказал DeRocher.
Определение и визуализация структуры сэндвич передача сканирующей электронной микроскопии при криогенных температурах (крио-стебель) и томографические атомно-зондовые исследования (АПТ). Крио-стволовых анализ показал регулярное расположение атомов в кристаллах. АПТ позволило исследователям определить химическую природу и положение небольшого количества атомов примеси с разрешением субнанометровым.
Исследователи нашли убедительные доказательства того, что ядро-оболочка архитектуры и результирующие остаточные напряжения влияют на поведение растворение кристаллитов человека эмали, а также обеспечивает правдоподобный путь для внешних ужесточение эмаль.
«Способность к визуализации химических градиентов вплоть до наноразмерных улучшает наше понимание того, как эмаль может образоваться и может привести к новым методам для улучшения здоровья эмаль», сказал Смитс.
Это исследование основывается на более ранней работе, опубликованной в 2015 году, в котором исследователи обнаружили, что кристаллиты склеиваются чрезвычайно тонкие аморфные пленки, которая отличается по составу от кристаллитов.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!