Mikroskooppiset kasvikivet voivat aiheuttaa peruuttamattomia vaurioita hammaskiilleelle

Hammaskiille, ihmiskehon kovin aine, voi olla vaarassa kulua vähitellen ja peruuttamattomasti vihannesten pureskelun seurauksena.

Vaikka kasviperäiset ruoat ovat tärkeä osa terveellistä ruokavaliota, koska ne tarjoavat kuitua, vitamiineja ja kivennäisaineita, kansainvälinen tutkijaryhmä on havainnut, että mikroskooppiset kasvikivet, jotka tunnetaan fytoliitteina, voivat edistää hampaiden kulumista ajan myötä, mikä voi johtaa tiheämpiin hammaslääkärikäynteihin.

He kehittivät keinotekoisia lehtiä, joihin oli upotettu näitä mikroskooppisia hiukkasia, ja kiinnittivät ne laitteeseen, joka simuloi pureskelun painetta ja liukuvaa liikettä paikallisten tutkijoiden toimittamissa hammaskiillenäytteissä.

Journal of the Royal Society Interface -lehdessä julkaistujen kokeen tulosten mukaan jopa pehmeät kasvikudokset aiheuttivat pysyviä vaurioita hammaskiilteelle ja mineraalien menetystä ollessaan vuorovaikutuksessa sen kanssa.

Arkeologit löytävät melko yleistä hampaiden fossiilisia jäänteitä, koska ne ovat säilyneet erittäin hyvin uskomattoman kovuutensa ja lujuutensa ansiosta, ja ne voivat ylittää parhaat nykyaikaiset tekniset materiaalit.

Hammaskiille on vahvaa, mutta myös haurasta, minkä vuoksi se on altis mekaaniselle hajoamiselle halkeamien seurauksena. Halkeamat syntyvät äkillisesti, kun pureman voima aiheuttaa mikrohalkeamien leviämisen, ja kuluminen aiheuttaa materiaalin hidasta häviämistä vuosien kuluessa.

Tutkijat ovat tehneet laajoja tutkimuksia siitä, miten ihmisen hammaskiille rikkoutuu ja kuluu, mikä aiheuttaa vaurioita ja kuinka paljon voimaa tarvitaan halkeamien syntymiseen. Yksi alue, jota kuitenkin vielä ymmärretään huonosti, on ulkoisista lähteistä, kuten pölystä tai ruoasta, peräisin olevien mikrohiukkasten vaikutus kiilteeseen.

Fytoliitit ovat mikroskooppisia piidioksidihiukkasia, joita muodostuu monien kasvien kudoksiin, kun juuret ottavat liukoista piidioksidia maaperästä ja verisuonisto kerrostaa sitä kasvin muihin osiin.

Aiemmissa tutkimuksissa on tarkasteltu kasvifytoliittien aiheuttamaa hammaskiilteen kulumista, mutta tulokset ovat usein olleet epäjohdonmukaisia. Lisäksi näissä tutkimuksissa ei ole onnistuttu mallintamaan realistisesti, miten lukuisat pehmeään kasvikudokseen uponneet fytoliitit ovat vuorovaikutuksessa hammaskiilteen kanssa pureskelun aikana.

Tässä tutkimuksessa tutkijat loivat keinotekoisia lehtiä polydimetyylisiloksaani (PDMS) -matriisista, johon oli upotettu vehnän varsista ja lehdistä peräisin olevia opaliinifytoliitteja.

Tuloksena oleva levy, joka oli paksuudeltaan ja jäykkyydeltään samanlainen kuin oikea levy, kiinnitettiin sitten pidikkeeseen ja saatettiin toistuvasti kosketuksiin hammaslääkäreiltä kerättyjen terveiden ihmisen viisaudenhampaiden näytteiden kanssa pureskelun liukumisen ja paineen simuloimiseksi.

Lehden ja hammaskiilteen fysikaalisia ja kemiallisia muutoksia analysoitiin käyttämällä korkean resoluution mikroskopiaa ja spektroskooppisia tekniikoita.

Tutkijat ovat havainneet, että vaikka fytoliitit itsessään hajoavat toistuvan altistuksen jälkeen, ne pahentavat silti hammaskiilteen kulumista ja vähentävät sen mineraalipitoisuutta.

Odottamattomana tuloksena havaittiin, että taustalla oleva kulumismekanismi oli pikemminkin kvasi-plastinen tai pysyvä muodonmuutos, joka johtui emalin mikroskooppisen rakenteen heikkoudesta kuin klassinen haurasmurtuma.

Tutkijat uskovat, että uudet tiedot hammaskiilteen hajoamisesta voisivat auttaa tiedemiehiä ymmärtämään paremmin eläinten ruokavaliota, käyttäytymistä, liikkeitä ja elinympäristöjä, toimien tieteidenvälisenä siltana fysikaalisten ja biologisten tieteiden välillä.