دندان‌ها با افزایش سن چه رازهایی فاش می‌کنند؟

اهمیت دندان‌ها و ساختار مینای دندان

دندان‌ها برای کمک به تجزیه غذاهایی که می‌خوریم ضروری هستند و توسط مینای دندان محافظت می‌شوند. این ماده به دندان‌ها کمک می‌کند تا در برابر فشار زیادی که در حین جویدن تجربه می‌کنند، مقاومت کنند. برخلاف سایر مواد در بدن، مینای دندان هیچ راهی برای ترمیم آسیب‌ها ندارد. به همین دلیل با افزایش سن، احتمال ضعیف‌تر شدن آن وجود دارد. پژوهشگران به بررسی تغییرات مینای دندان با افزایش سن علاقه‌مند هستند تا بتوانند روش‌هایی را برای حفظ سلامت و شادابی دندان‌ها برای مدت طولانی‌تر توسعه دهند.

تحقیقات دانشگاه واشنگتن و آزمایشگاه ملی اقیانوس آرام شمال‌غربی

یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه واشنگتن و آزمایشگاه ملی اقیانوس آرام شمال‌غربی، ترکیب اتمی نمونه‌های مینای دندان دو دندان انسانی را بررسی کردند؛ یکی از دندان‌ها متعلق به یک فرد ۲۲ ساله و دیگری از یک فرد ۵۶ ساله بود. نمونه دندان فرد مسن‌تر حاوی سطوح بالاتری از یون فلوراید بود که معمولاً در آب آشامیدنی و خمیر دندان یافت می‌شود و به عنوان راهی برای محافظت از مینا اضافه می‌شود (اگرچه افزودن آن به آب آشامیدنی اخیراً موضوعی در اخبار بوده است). این تیم یافته‌های خود را در تاریخ ۱۹ دسامبر در نشریه Communications Materials منتشر کردند.

در حالی که این مطالعه به عنوان یک مطالعه اثبات مفهوم شناخته می‌شود، نتایج آن نشان‌دهنده نحوه جذب و ادغام فلوراید در مینا با افزایش سن است. به گفته پژوهشگران، جک گریم، نویسنده اصلی و دانشجوی دکترا در رشته علم و مهندسی مواد در دانشگاه واشنگتن، گفت: “ما می‌دانیم که دندان‌ها با افزایش سن شکننده‌تر می‌شوند، به ویژه در نزدیکی سطح خارجی، جایی که ترک‌ها شروع می‌شوند.” او افزود: “عوامل متعددی در این زمینه وجود دارد که یکی از آن‌ها ترکیب محتوای معدنی است. ما به درک دقیق تغییرات محتوای معدنی علاقه‌مندیم و اگر می‌خواهید این تغییرات را ببینید، باید به مقیاس اتم‌ها نگاه کنید.”

ساختار اتمی مینای دندان

مینای دندان عمدتاً از مواد معدنی تشکیل شده است که در ساختارهای تکراری چیده شده‌اند و این ساختارها ده هزار برابر کوچکتر از عرض یک موی انسان هستند. دواین آرولا، نویسنده همکار و استاد علم و مهندسی مواد در دانشگاه واشنگتن، گفت: “در گذشته، همه کارهایی که در آزمایشگاه من انجام شده، در مقیاس بسیار بزرگتری بوده است – شاید یک دهم اندازه یک موی انسانی.” او ادامه داد: “در آن مقیاس، غیرممکن است که توزیع نسبی بخش‌های معدنی و ارگانیک ساختار بلوری مینا را مشاهده کنیم.”

برای بررسی ترکیب اتمی این ساختارها، گریم با آرون دواراج، دانشمند مواد در آزمایشگاه PNNL همکاری کرد تا از تکنیک “توپوگرافی پروب اتمی” استفاده کند که به پژوهشگران این امکان را می‌دهد تا نقشه سه‌بعدی از هر اتم در یک نمونه به دست آورند.

تحقیق درباره تغییرات ترکیب عناصر در دندان‌ها

تیم تحقیقاتی از هر یک از دو دندان مورد مطالعه سه نمونه تهیه کرد و سپس تفاوت‌های ترکیب عناصر را در سه ناحیه مختلف از ساختارهای کوچک و تکراری مقایسه کردند: هسته ساختار، یک “پوسته” که هسته را پوشش می‌دهد و فضای بین پوسته‌ها. در نمونه‌های دندان قدیمی‌تر، سطح فلوراید در بیشتر نواحی بالاتر بود، به‌ویژه در نواحی پوسته. کامرون رنتریا، یکی از نویسندگان این تحقیق و محقق پسادکتری در علوم بهداشت دهان و همچنین در رشته‌های علم مواد و مهندسی در دانشگاه واشنگتن، گفت: “ما از طریق خمیر دندان و آب آشامیدنی در معرض فلوراید قرار داریم و هیچ‌کس نتوانسته است این موضوع را در یک دندان در این مقیاس پیگیری کند. آیا این فلوراید واقعاً به مرور زمان در دندان‌ها جذب می‌شود؟ حالا ما شروع به ترسیم این تصویر کرده‌ایم.”

او ادامه داد: “البته، نمونه ایده‌آل دندانی از کسی خواهد بود که هر بار آب فلورایددار یا غیر فلورایددار نوشیده و همچنین میزان غذایی و نوشیدنی‌های اسیدی که مصرف کرده را مستند کرده باشد، اما این واقعاً ممکن نیست. بنابراین این یک نقطه شروع است.”

ماهیت بین‌رشته‌ای تحقیق

تیم تحقیقاتی بر این نکته تأکید کرد که کلید این تحقیق، ماهیت بین‌رشته‌ای آن است. دوراژ گفت: “من به عنوان یک متالورژیست آموزش دیده‌ام و از سال 2015 شروع به مطالعه بیومواد کردم، زمانی که با دواین آشنا شدم. ما درباره پتانسیل هم‌افزایی بین حوزه‌های تخصصی‌یمان صحبت کردیم – اینکه چگونه می‌توانیم به این مقیاس‌های کوچک نگاه کنیم تا بفهمیم بیومواد چگونه رفتار می‌کنند.” او افزود: “سپس در سال 2019 جک به گروه پیوست و به ما کمک کرد تا این مشکل را به‌طور عمیق‌تری بررسی کنیم. علم بین‌رشته‌ای می‌تواند نوآوری را تسهیل کند و امیدواریم که به بررسی سوالات جالبی درباره آنچه بر دندان‌ها در طول زمان می‌گذرد، ادامه دهیم.”

تغییرات ترکیب پروتئین در مینا

یکی از مسائلی که محققان به آن علاقه‌مند هستند، تغییرات ترکیب پروتئین در مینا در طول زمان است. آرولا گفت: “ما تلاش کردیم تا توزیع محتوای ارگانیک در مینا را شناسایی کنیم و اینکه آیا مقدار کمی پروتئین موجود در مینا واقعاً با افزایش سن از بین می‌رود یا خیر. اما وقتی به این نتایج نگاه کردیم، یکی از چیزهایی که واضح بود، توزیع فلوراید در اطراف ساختار بلوری بود.”

او افزود: “فکر نمی‌کنم هنوز یک اعلان خدمات عمومی درباره تأثیر پیری بر دندان‌ها وجود داشته باشد. هنوز در این مورد قضاوتی نشده است. پیام از دندان‌پزشکی بسیار قوی است: شما باید سعی کنید از فلوراید یا محصولات فلورایددار استفاده کنید تا بتوانید با احتمال پوسیدگی دندان مبارزه کنید.”

سمانتی موکهوپادیا، محقق پسادکتری در PNNL، نیز یکی از نویسندگان این مقاله است. این تحقیق با حمایت مؤسسات ملی بهداشت، شرکت کلاگت-پالمولیو، و یک برنامه تحقیقاتی ممتاز بین PNNL و UW انجام شده است.