Undersøgelse finder, at jernrig emalje beskytter, men farver ikke, gnavere orange-brune fortænder

Chatrende egern, charmerende coypus og haleklappende bævere – sammen med nogle andre gnavere – har orangebrune fortænder. Forskere har offentliggjort billeder i høj opløsning af gnavere fortænder i ACS Nano , hvilket giver et atomniveau overblik over tændernes geniale emalje og dens belægning. De opdagede bittesmå lommer af jernrige materialer i emaljen, der danner et beskyttende skjold for tænderne, men, hvad der er vigtigt, ikke bidrager til den orange-brune nuance – ny indsigt, der kan forbedre menneskelig tandpleje.

Mennesker og dyr er belagt med et komplekst krystallinsk stof kaldet emalje. Og selvom emalje er det hårdeste væv i vores kroppe, er det endnu sværere hos gnavere. Deres stadigt voksende fortænder har et ekstra ydre lag af syrefast, jernrig emalje.

Tidligere foreslog forskere, at dette jernrige materiale også var ansvarlig for den slående orange til brune farve på mange gnaveres fortænder. Den mikroskopiske struktur af den jernrige emalje var dog ikke blevet fuldstændig karakteriseret. For at lære mere om sammensætningen af ​​gnaver-tandemalje, har Vesna Srot og kolleger taget billeder i høj opløsning af fortandsprøver fra flere arter.

Forskerne indsamlede fortænder fra gnavere, der lever i forskellige miljøer:bævere, coypus, egern, murmeldyr, rotter, mus og mus. For at undersøge emaljens struktur, grundstofsammensætning og farvetransmission blev tynde skiver taget fra forskellige sektioner af tænderne og forberedt til billeddannelse med optisk mikroskopi, 3D-fokuseret ionstråletomografi og scanningstransmissionselektronmikroskopi. Billederne med opløsning i mikro- og nanoskala afslørede:

• I begyndelsen producerer celler, der syntetiserer emaljekomponenter, 6- til 8 nanometer brede partikler af jernopbevarende proteiner kaldet ferritiner, som er kildematerialet til jernioner i modnet emalje.
• Når emaljen modnes og størkner, før tænderne bryder frem fra tandkødet, flytter jernholdigt ferrihydrit-lignende materiale ind i det ydre lag af emalje og optager tomme mellemrum mellem calciumholdige hydroxyapatitkrystaller.
• Mikrostrukturen af ​​den jernrige emalje indeholder aflange nanometer-store lommer fyldt med små mængder af det ferrihydrit-lignende materiale, som bidrager til syreresistens, selvom de fyldte lommer udgør mindre end 2 % af volumenet af jernrige emalje.
• Selvom disse resultater tyder på, at forskellige typer gnavere udvikler det jernrige ydre emaljelag på en lignende måde, varierer dybden af ​​laget efter art, hvor mus har de tyndeste og coypus har de tykkeste lag.
• Endelig kommer den intense orange-brune farve af gnavere fortænder ikke fra de fyldte lommer i emaljen, som man tidligere har troet, men fra et tyndt overfladelag bestående af aromatiske aminosyrer og uorganiske mineraler.

Forskerne foreslår, at tilsætning af små mængder ferrihydrit-lignende eller andre farveløse biokompatible jernmineraler til tandplejeprodukter kan give enestående beskyttelse af menneskelig tandemalje. Derudover kan inkorporering af små mængder jernhydroxider i syntetisk emalje give længerevarende genopretninger for menneskets tænder.

Flere oplysninger: Genial arkitektur og farvegenerering i emalje af gnavertænder, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.4c00578

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af American Chemical Society