Obrovský krok vpred: Vedci vymysleli umelú zubnú sklovinu, ktorá presahuje schopnosti bežnej

Zubná sklovina fascinuje vedcov roky. Ide o najodolnejší materiál v ľudskom tele. Nedokáže sa regenerovať, no nerozpadne sa aj napriek rokom intenzívneho používania, píše portál Science. Zubná sklovina je priehľadná a tvorí ochranný povrch zubov. Ide o najviac mineralizované a najtvrdšie tkanivo v ľudskom tele.

Sklovina je nenahraditeľná

Sklovina sa tvorí počas detstva a často vydrží aj celý život. A to aj napriek tomu, že v ústnej dutine nemá práve ideálne podmienky, píše štúdia uverejnená na portáli Nature.

Denne ju totiž vystavujeme námahe, keď jeme. Okrem žutia jej dajú počas jedenia zabrať aj výkyvy pH a rôzne teploty. V súvislosti s funkčnosťou a životnosťou zubov je zubná sklovina nenahraditeľná.

Má totiž skutočne obdivuhodné schopnosti, ktoré sa vedcom nedarilo nahradiť. Doteraz nevynašli nič, čo by sa zubnej sklovine dokázalo vyrovnať. Dnes však vedecký tím tvrdí, že navrhli umelú sklovinu, ktorá je ešte tvrdšia a odolnejšia než originál.

zdroj: unplash/Caroline LM

„Jednoznačne ide o krok vpred. So sklovinou má problémy polovica sveta a často to vedie k vážnym stavom, až strate zubov,“ komentuje Alvaro Mata, biomedicínsky inžinier z univerzity v Nottinghame, ktorý sa na výskume nepodieľal.

Využitie umelej skloviny vidí aj mimo zubárskeho kresla, dali by sa ňou podľa jeho slov spevňovať aj rôzne povrchy napríklad na podlahách či autách: „Existovať môže skutočne množstvo, množstvo využití.“

Zložitá organizácia

Zubná sklovina je z 95 % tvorená neživými látkami. Dá sa povedať, že ide takmer o čistú minerálnu vrstvu, približuje dentálna klinika. Je náročné ju napodobniť, pretože jej štruktúra má mnoho spôsobov organizácie.

Atómy vápnika, fosforu a kyslíka sa spájajú v zložitom, opakujúcom sa vzore a vytvárajú tam kryštalické drôty. Okolo týchto drôtov sa vytvára povlak bohatý na horčík, ktorý sa ďalej organizuje do štruktúr pripomínajúcich zväzky a zákruty.

Cieľ aj problém výskumníkov spočíval doteraz práve v zložitých štruktúrach a rôznych úrovniach organizácie.

V novej štúdii sa vedci opäť pokúsili napodobniť sklovinu, ktorú navrhla príroda. Spomínané drôty ohýbali extrémnym teplom. Tím svoj materiál vytvoril z hydroxyapatitu, teda z materiálu, ktorý tvorí aj skutočnú zubnú sklovinu.

Neskôr drôty uzavreli do kovového povlaku. Práve povlak má byť tajomstvom ich úspechu, hovorí spoluautor štúdie Nicholas Kotov, chemický inžinier, ktorý pôsobí na Michiganskej univerzite. Podľa jeho slov je vďaka povlaku menej pravdepodobné, že drôty prasknú. Mäkký materiál okolo totiž absorbuje akýkoľvek silný tlak či náraz.

Nemožné v zubných ordináciách

V ľudskom tele je daný povlak bohatý na horčík. Vedci to v laboratóriu ešte vylepšili, použili oxid zirkónia, ktorý je extrémne silný a stále netoxický, priblížil Kotov. Výsledkom ich práce bol kus materiálu, ktorý neskôr rezali do potrebných tvarov pomocou diamantovej píly.

Vedci skúmali tvrdosť a elastickosť ich výmyslu tak, že naň vyvíjali tlak, kým umelá sklovina nepraskla. Skúšali tiež, kedy sklovina praskne pod tlakom diamantovej špičky.

Napokon si výsledky porovnali s výsledkami ľudskej zubnej skloviny. Zistili, že ju prekonali v šiestich rôznych oblastiach, vrátane elastickosti a schopnosti absorbovať vibrácie.

Súčasné techniky na opravu zubnej skloviny nestačia. Nový materiál však nie je okamžite pripravený na to, aby sa ním dalo hrýzť. Výskumníci ešte len musia zistiť, ako sa ich sklovina viaže na tú prirodzenú, ktorá je pre opravu zubov kľúčová.

Táto metóda navyše vyžaduje, aby sa suroviny zahrali na 300 ˚C, opatrne zmrazili a neskôr narezali diamantovou pílou, čo môže byť v zubných ordináciách prinajmenšom náročné, ak nie rovno nemožné. V súčasnosti teda zostáva využitie nového materiálu len mimo ľudských úst.