Pietrele microscopice din plante pot provoca daune ireversibile smalțului dentar

Smalțul dentar, cea mai dură substanță din corpul uman, poate fi expus riscului de uzură treptată și ireversibilă din cauza mestecării legumelor.

Deși alimentele vegetale sunt o parte importantă a unei diete sănătoase, deoarece oferă fibre, vitamine și minerale, o echipă internațională de cercetători a descoperit că pietrele microscopice din plante, cunoscute sub numele de fitoliți, pot contribui la uzura dinților în timp, ceea ce ar putea duce la vizite mai frecvente la dentist.

Ei au dezvoltat frunze artificiale încorporate cu aceste particule microscopice și le-au montat pe un dispozitiv care simulează presiunea și mișcarea de alunecare a mestecării pe mostre de smalț dentar furnizate de oamenii de știință locali.

Conform rezultatelor experimentului, publicate în Journal of the Royal Society Interface, chiar și țesuturile vegetale moi au provocat daune permanente smalțului și pierderea de minerale atunci când interacționează cu smalțul.

Este destul de comun pentru arheologi să găsească rămășițe fosilizate de dinți, deoarece acestea rămân foarte bine conservate datorită durității și rezistenței lor incredibile, care pot depăși cele mai bune materiale inginerești moderne.

Smalțul dentar este puternic, dar și fragil, ceea ce îl face vulnerabil la degradarea mecanică cauzată de fisuri, care apar brusc atunci când forța unei mușcături provoacă răspândirea microfisurilor și uzura, pierderea lentă de material de-a lungul multor ani.

Oamenii de știință au efectuat cercetări ample asupra modului în care smalțul dentar uman se rupe și se uzează, ce cauzează deteriorarea și câtă forță este necesară pentru a provoca fisuri. Cu toate acestea, un domeniu care este încă puțin înțeles este efectul microparticulelor din surse externe, cum ar fi praful sau alimentele, asupra smalțului.

Fitoliții sunt particule microscopice de silice care se formează în țesuturile multor plante atunci când rădăcinile preiau silice solubilă din sol, iar sistemul vascular o depune în alte părți ale plantei.

Studiile anterioare au analizat uzura smalțului cauzată de fitoliții vegetali, dar rezultatele au fost adesea inconsistente. Mai mult, aceste studii nu au reușit să modeleze în mod realist modul în care numeroșii fitoliți încorporați în țesutul vegetal moale interacționează cu smalțul dentar în timpul masticării.

În acest studiu, cercetătorii au creat frunze artificiale dintr-o matrice de polidimetilsiloxan (PDMS) încorporată cu fitoliți opalini derivați din tulpini și frunze de grâu.

Foaia rezultată, similară ca grosime și rigiditate cu cea reală, a fost apoi montată pe un suport și pusă în contact în mod repetat cu mostre de măslari de minte umani sănătoși, colectați de la medicii dentiști, pentru a simula alunecarea și presiunea masticatorie.

Modificările fizice și chimice ale smalțului frunzelor și dinților au fost analizate utilizând microscopie de înaltă rezoluție și tehnici spectroscopice.

Oamenii de știință au descoperit că, deși fitoliții înșiși se descompun după expunere repetată, aceștia agravează uzura existentă a smalțului dentar și reduc conținutul său de minerale.

Un rezultat neașteptat a fost că mecanismul de uzură subiacent s-a dovedit a fi o deformare cvasi-plastică sau permanentă care rezultă din slăbiciunea structurii microscopice a smalțului, mai degrabă decât o fractură fragilă clasică.

Cercetătorii consideră că noile date privind degradarea smalțului ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine dieta, comportamentul, mișcările și habitatele animalelor, acționând ca o punte interdisciplinară între științele fizice și cele biologice.