Adapted from ACS Nano 2024, DOI: 10.1021/acsnano.4c00578
Немецкие ученые проанализировали резцы грызунов из разных ареалов. В их эмали содержатся крошечные скопления железа, которые делают ее тверже, чем эмаль человека. Однако железо не окрашивает резцы грызунов в коричневый цвет — это делают ароматические аминокислоты и неорганические минералы. Ученые предполагают, что добавление бесцветных минералов железа в средства по уходу за зубами могут обеспечить исключительную защиту эмали человека. Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.
Зубы человека и животных покрыты сложным кристаллическим веществом — эмалью. Она представляет собой самую твердую ткань в организме, однако у грызунов она еще тверже, чем у человека. У их постоянно растущих резцов есть дополнительный внешний слой кислостойкой эмали, богатой железом. Ранее ученые предполагали, что именно эмаль окрашивает резцы многих грызунов в оранжево-коричневый цвет.
Немецкие исследователи решили подробнее изучить микроскопическую структуру животной эмали. Они собрали резцы грызунов, обитающих в разных ареалах: бобров, белок, нутрий, сурков, крыс, полевок и мышей. Ученые сделали тонкие срезы с разных участков зубов и исследовали их структуру, элементный состав и цветопередачу эмали с помощью оптической микроскопии, 3D-фокусированной ионно-лучевой томографии и сканирующей просвечивающей электронной микроскопии. Так исследователи получили снимки резцов с высоким разрешением.
По этим снимкам ученые установили, что клетки, синтезирующие компоненты эмали, производят частицы ферритинов железа размеров в 6–8 нанометров. Ферритины накапливают ионы железа в зрелой эмали. По мере созревания и затвердевания эмали железосодержащий материал перемещается во внешний слой эмали. Там он занимает пустое пространство между кальцийсодержащими кристаллами гидроксиапатита. Железо в заполненных углублениях составляет меньше 2% от всего объема эмали, однако и в таком количестве способствует кислотостойкости. Глубина внешнего слоя эмали варьируется в зависимости от вида: например, у мышей он самый тонкий, а у нутрии — самый толстый. Ученые обнаружили, что не железо окрашивает резцы грызунов в коричневый цвет. За это отвечает тонкий поверхностный слой из ароматических аминокислот и неорганических минералов.
Результаты исследования найдут применение в стоматологии. Авторы считают, что добавление небольшого количества бесцветных биосовместимых минералов железа в средства по уходу за зубами может обеспечить исключительную защиту зубной эмали человека. А добавление небольшого количества гидроксидов железа в синтетическую эмаль продлит срок службы реставрированных зубов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.