Mikroskopiske plantesten kan forårsage uoprettelig skade på tandemaljen

Tandemaljen, det hårdeste stof i menneskekroppen, kan være i risiko for gradvis og uoprettelig slid fra at tygge grøntsager.

Selvom plantebaserede fødevarer er en vigtig del af en sund kost, fordi de indeholder fibre, vitaminer og mineraler, har et internationalt forskerhold fundet ud af, at mikroskopiske plantesten kendt som fytolitter kan bidrage til tandslid over tid, hvilket potentielt kan føre til hyppigere besøg hos tandlægen.

De udviklede kunstige blade indlejret med disse mikroskopiske partikler og monterede dem på en enhed, der simulerer trykket og den glidende bevægelse ved at tygge på tandemaljeprøver leveret af lokale forskere.

Ifølge resultaterne af eksperimentet, der er offentliggjort i Journal of the Royal Society Interface, forårsagede selv blødt plantevæv permanent skade på emaljen og tab af mineraler, når det interagerede med emaljen.

Det er ret almindeligt for arkæologer at finde fossile rester af tænder, da de forbliver meget velbevarede på grund af deres utrolige hårdhed og styrke, som kan overgå de bedste moderne ingeniørmaterialer.

Tandemaljen er stærk, men også skør, hvilket gør den sårbar over for mekanisk nedbrydning fra revner, som opstår pludseligt, når kraften fra et bid får mikrorevner til at sprede sig og slides, det langsomme tab af materiale over mange år.

Forskere har udført omfattende forskning i, hvordan menneskelig tandemalje bryder og slides ned, hvad der forårsager skaden, og hvor meget kraft der skal til for at forårsage revner. Et område, der dog stadig er dårligt forstået, er effekten af mikropartikler fra eksterne kilder, såsom støv eller mad, på emaljen.

Fytolitter er mikroskopiske silikapartikler, der dannes i mange planters væv, når rødder optager opløselig silica fra jorden, og det vaskulære system aflejrer det i andre dele af planten.

Tidligere undersøgelser har undersøgt emaljeslid forårsaget af plantefytolitter, men resultaterne har ofte været inkonsistente. Desuden har disse undersøgelser ikke formået at modellere realistisk, hvordan de mange fytolitter, der er indlejret i blødt plantevæv, interagerer med tandemaljen under tygning.

I dette studie skabte forskerne kunstige blade ud fra en polydimethylsiloxan (PDMS)-matrix indlejret med opalinfytolitter udvundet af hvedestængler og -blade.

Det resulterende ark, der i tykkelse og stivhed svarede til den ægte vare, blev derefter monteret på en holder og gentagne gange kontaktet med prøver af sunde menneskelige visdomstænder indsamlet fra tandlæger for at simulere glidningen og trykket ved tygning.

Fysiske og kemiske ændringer i blad- og tandemalje blev analyseret ved hjælp af højopløsningsmikroskopi og spektroskopiske teknikker.

Forskere har fundet ud af, at selvom fytolitterne selv nedbrydes efter gentagen eksponering, forværrer de stadig eksisterende slid på tandemaljen og reducerer dens mineralindhold.

Et uventet resultat var, at den underliggende slidmekanisme viste sig at være kvasiplastisk eller permanent deformation som følge af svaghed i emaljens mikroskopiske struktur snarere end klassisk sprødbrud.

Forskerne mener, at de nye data om emaljenedbrydning kan hjælpe forskere med bedre at forstå dyrs kost, adfærd, bevægelser og levesteder, og dermed fungere som en tværfaglig bro mellem de fysiske og biologiske videnskaber.