Medicínska revolúcia. Vytvorili umelú zubnú sklovinu, ktorá je odolnejšia ako ľudský chrup

Vedcom sa konečne podarilo vytvoriť takmer dokonalú umelú zubnú sklovinu. Je tvrdšia, ako tá prirodzená a svojej uplatnenie nájde aj mimo odbor zubného lekárstva. Na tému upozornil portál Science.

Umelá sklovina

Zubná sklovina je čiapočkovitý povlak – tenká vonkajšia vrstva zubov – chrániaci zuby pred poškodením. Zubnú sklovina je tiež najtvrdším biologickým materiálom v ľudskom tele, pričom je tvorená najmä z anorganických solí. Napriek tomu, že prirodzená zubná sklovina má len niekoľko milimetrov, vykazuje nie len veľkú tvrdosť, ale aj pevnosť, tuhosť, viskoelasticitu a výnimočnú odolnosť voči poškodeniu, upozorňuje portál SciTechDaily.

Pixabay

Za tieto vlastnosti vďačí sklovina veľmi prepracovanej a komplexnej štruktúre tvorenej prevažne z hydroxylapatitu a fosforečnanu vápenatého. Atómy vápnika, fosforu a kyslíka sa teda spájajú do komplexného opakujúceho sa vzoru a vytvárajú akési „kryštalické drôtiky“ (crystalline wires), ktoré sú rôznymi spôsobmi navzájom poprepájané. (pozn. redakcie: zrejme sa tým myslí spájanie apatitových kryštálov do sklovitých prizmát).

Táto štruktúra je natoľko jedinečná, že až doposiaľ sa jej umelú verziu, ktorá by ju poriadne dokázal nahradiť, nepodarilo vytvoriť.

Všetko sa však mení vďaka novej štúdii publikovanej v žurnále Science, v ktorej medzinárodná skupina vedcov predstavila novú umelú sklovinu. Tá vykazuje vysokú tuhosť, tvrdosť, pevnosť viskoelasticitu a húževnatosť a týmito vlastnosťami dokonca prevyšuje nie len všetky predchádzajúce pokusy o vytvorenie umelej skloviny, ale dokonca aj prirodzenú zubnú sklovinu.

Vzhľadom na to, že zubná sklovina je anorganická, naše telo ju biologicky nedokáže obnoviť. Z tohto dôvodu sa množstvo odborníkov po celom svete snaží vyvinúť umelú alternatívu, ktorá by naše zuby dokázala ochrániť pred rôznymi baktériami a vonkajšími vplyvmi.

Všetky doterajšie pokusy zlyhali

Všetky doterajšie pokusy vytvoriť umelú štruktúru pripomínajúcu prirodzenú sklovinu však zlyhali, pretože nebolo možné použitý materiál dostať do podoby komplikovanej hierarchicky organizovanej štruktúry, akou je práve prirodzená zubná sklovina. V minulosti napríklad chceli experti vytvoriť umelú zubnú sklovinu s použitím peptidov – krátkych reťazcov aminokyselín – ktoré mali usmerniť tvorbu „kryštalických drôtikov“.

Univerzita Zhejiang

Tentokrát však vedci namiesto peptidov či iných organických zlúčenín využili na usmernenie „drôtikov“ extrémne vysoké teploty okolo 300 °C. Umelá zubná sklovina bola vyrobená pomocou hydroxyapatitových nanodrôtikov, teda z rovnakého minerálu, ktorý tvorí prirodzenú sklovinu, avšak na rozdiel od predchádzajúcich pokusov tieto „drôtiky“ potiahli kujným povlakom na báze kovu.

Práve tento povlak na kryštalických drôtikoch má byť tou kľúčovou „prísadou“, ktorá novú umelú sklovinu robí tak extrémne odolnou. Podľa spoluautora štúdie Nicholasa Kotova tento povlak znižuje pravdepodobnosť prasknutia či iného poškodenia drôtikov. V umlej sklovine taktiež namiesto horčíka, ktorý sa nachádza v prirodzenej sklovine, nájdeme oxid zirkónia. Vo výsledku tak vďaka týmto alternatívam bolo možné vytvoriť kus umelej skloviny. Tá sa da rezať a upraviť pomocou diamantovej píly do presne požadovaných tvarov.

Ako píše portál ScientificAmerican, vzniknutý materiál autori v rámci štúdie upravili do tvaru zuba a testovali jeho možnosti. Okrem uvedeného sa ukázalo, že materiál sa okrem stomatológie dokáže uplatniť aj na posilnenie kostí pre ľudí s ťažkou osteoporózou, ochranu elektronických čipov, či na vytvorenie „inteligentného zubu“ obsahujúceho rôzne senzory a spolupracujúceho so smartfónom.

Na to aby umelá sklovina mohla poputovať do zubnej ambulancie, však ešte musí prebehnúť klinické testovanie a taktiež vyladenie niektorých problémov. Zatiaľ vedci nedokážu povedať ani to, ako dobre by sa umelá sklovina dokázala naviazať na tú prirodzenú.

Čítajte viac z kategórie: Novinky