Вчені з Північно-Західного університету з'ясували, що завдяки особливій хімічній структурі, зуби бобрів менше від людських схильні до карієсу. Як з'ясувалося, секрет здорових зубів у бобрів не в регулярному очищенні зубів і фторованій воді, а у високому вмісті заліза в структурі емалі.
Як повідомляють дослідники, завдяки пігментованому покриттю на поверхні емалі, зуби бобрів виявляються дуже міцними і здатні краще протистояти впливу кислот, навіть у порівнянні з емаллю, насиченою фтором. Дане дослідження дозволить краще зрозуміти механізм появи карієсу, сприятиме ранньому виявленню його ознак і створення досконаліших засобів на основі фтору для профілактики захворювання.
Зубна емаль складається з шарів гідроксиапатиту (нанониток). Вчений Дерк Джостер і його команда виявили, що міцність емалі та її резистентність до кислот, залежить більшою мірою від речовини, скріпляє нитки гідроксиапатиту, що складається з різних аморфних мінералів, в тому числі заліза і магнію.
За словами авторів дослідження, зубна емаль має складну структуру, що ускладнює процес її вивчення. Джостер і його колеги зуміли першими однозначно заявити про наявність аморфного шару в структурі емалі і змогли першими вивчити його склад.
«Нам вдалося зробити величезний крок для розуміння структури та хімічного складу емалі - захисного зовнішнього шару зуба», - каже Джостер, автор дослідження і молодший професор на кафедрі дослідження матеріалів та інженерії в Школі інженерії та прикладних наук ім. Мак Корміка.
«Аморфний матеріал, який займає незначну частку в складі емалі, ймовірно, грає найважливішу роль для захисту зубів від карієсу», - каже Джостер. «Ми виявили, що склад аморфної речовини може відрізнятися в залежності від кількості тих чи інших іонів, і саме це впливає на захисні функції емалі. В емалі людини переважають іони магнію, а в емалі бобрів та інших гризунів - іони заліза».
Джостер і його колеги провели серію експериментів, порівнюючи емаль кролика, миші, щура та бобра. Вперше в історії були отримані знімки аморфної структури, навколишньої нанонитки гідроксиапатиту. Для цього був використаний томографічний атомний зонд та інші методики, що дозволили отримати детальні знімки структури емалі в наномасштабі (емаль бобра має подібну структуру з емаллю людини).
В ході експерименту зуби тварин випробували дією кислоти і зробили знімки до і після. Було виявлено, що контур нанониток зруйнувався (аморфний матеріал), але самі нитки з гідроксиапатиту зберегли форму. Далі вчені визначили, що біомінерали, складові аморфного шару - це залізо і магній. На наступному етапі вони вивчили роль біомінералів у процесі захисту емалі від дії кислот.
Пігментована емаль бобра викликала у вчених особливий інтерес. З'ясувалося, що вона міцніша емалі, укріпленої за допомогою фтору, і менше схильна до впливу кислот (через велику кількість заліза в структурі емалі бобра його зуби набувають червонувато-коричневий відтінок).
«Зуби бобра відрізняються за хімічним складом, а не структурою», - заявив Джостер. «Природа сама вказала нам шлях для зміцнення емалі. Слід концентрувати увагу на області, навколишньої нанонитки і кристалів з гідроксиапатиту. Саме на основі цих знань може бути вдосконалена техніка профілактичної обробки зуба фтором».