#92: Лучшие материалы «Популярной механики» за 2019 год
Зубная эмаль — самое твердое вещество в организме человека, которое, увы, незаменимо. Во всем мире миллиарды людей ежедневно страдают от постепенного разрушения зубов, вызванного потерей зубной эмали. Долгое время этот процесс считался необратимым, однако новое исследование подарило человечеству шанс значительно продлить здоровье зубов.
Китайские ученые разработали жидкую смесь, которая позволяет эффективно восстановить наружный слой поврежденной эмали. Для этого они использовали материал, имитирующий естественный процесс минерализации защитного покрова наших зубов.
Зубная эмаль образуется в результате процесса биоминерализации. Клетки, называемые амелобластами, выделяют белки, которые в конечном итоге затвердевают и формируют твердое покрытие более мягких частей зуба. Проблема же заключается в том, что такие клетки живут лишь во время развития зубов, а потому «зрелые» зубы практически лишены естественной способности к самовосстановлению.
Ученые испробовали ряд подходов к искусственной реминерализации коаксильной эмали, чтобы выбрать наиболее действенный. По мнению исследователей из университета Чжэцзян, предыдущие исследования в этой области не увенчались успехом по той причине, что сложная кристаллическая структура эмали так никогда и не была успешно воспроизведена в лабораторных условиях.
Наука Наш способен распознавать прикосновения даже за пределами тела
В новой статье команда утверждает, что «материал, состоящий из кластеров ионов фосфата кальция, может быть использован для получения слоя-предшественника эмали». Это означает, что с помощью искусственных мер можно вызвать рост кристаллов эмали, имитирующий аналогичный естественный процесс. Практическим доказательством их слов стал новый тип кластеров пресловутых ионов фосфата кальция (CPIC) диаметром всего 1,5 доли нанометра (это примерно одна миллиардная доля метра).
Казалось бы, от таких крошечных частиц не может быть никакой практической пользы. Однако после синтеза они были стабилизированы в растворе этанола с триметиланином, которые к тому же предотвращают слипание кластеров. Получившийся гелеобразный материал был нанесен на человеческие зубы и произошло чудо: искусственные кристаллы успешно слились с остатками эмали в единое целое, совершенно неотличимое от изначальной ткани зуба. Всего за 48 часов образовался твердый слой, толщина которого достигала 2,8 микрометров.
Конечно, получившаяся оболочка в сотни раз тоньше, чем природная зубная эмаль. Однако ученые уверены, что повторное нанесение раствора позволит увеличить толщину слоя и нарастить его до приемлемой величины — это лишь вопрос времени и многократных повторений. В интервью Sky News авторы исследования отмечают, что искусственно выращенная эмаль обладает той же структурой и механическими свойствами, что и природная.
Как и любой другой инновации в медицине, исследование нуждается в многочисленных тестах и испытаниях в лабораторных условиях, прежде чем технология получит массовое распространение. В будущем ученые надеются, что их методика наращивания зубной ткани без пломбирования найдет широкое распространение в стоматологической практике по всему миру — испытания на людях должны начаться уже через 1−2 года.
