Исследователи используют снежинки, чтобы объяснить образование зубной эмали 17-06-2019 Исследователи из Университета Хельсинки и Университета Аалто в Финляндии использовали процесс образования снежинок как способ объяснить, как зубная эмаль распределяется по коронке во время роста. Недавно опубликованное исследование дает теоретическую основу для регуляции развития образования эмали и помогает выяснить, почему даже близкородственные виды, такие как люди и орангутанги, имеют различные стоматологические особенности.
Матрица эмали в момент своего зарождения мягкая. Но она сразу же начинает затвердевать, а после созревания становится наиболее минерализованной и самой твердой частью тела млекопитающего. Твердость эмали делает зубы более прочными и устойчивыми к повреждениям. Она не может быть восстановлена или реконструирована, что делает рост матрицы эмали критическим шагом в формировании зуба. Исследователи предположили, что различия в толщине эмали регулируются скоростью диффузии питательных веществ, необходимой для формирования эмали.
Отталкиваясь от модели, которая используется для имитации образования снежинки, исследователи создали новую модель, которая вместо льда имитировала образование эмалевого матрикса.
"Принимая во внимание, что эмаль, очевидно, не имеет такой интригующей формы, как снежинки, интересно, что одни и те же физические принципы могут объяснить увеличение сложности в обеих системах", - пояснил первый автор доктор Теему Хаккинен, исследователь из Университета Аалто в Финляндии.
Новая модель может использоваться для исследования как различий в эволюционных видах, так и медицинских дефектов в образовании эмали. Начиная с КТ-изображения реальных зубов, с которых была удалена эмаль в цифровом виде, ученые перезагрузили матрицу эмали на нижележащие дентинные поверхности с помощью компьютерного моделирования. Когда секретирование матрицы было сымитировано как диффузион-лимитированный процесс, это произвело тонкую эмаль, найденную на моляре.
Согласно исследованию, в отличие от моляров человека, моляры орангутанга имеют сложные гребни и бороздки, которые можно смоделировать, еще больше снижая скорость диффузии питательных веществ, образующих эмаль. Таким образом, орангутанги, которые также едят твердую пищу (незрелые фрукты и кору), могли развить свою морщинистую эмаль с относительно простым изменением развития. "Существует огромное количество различных данных об эмали, и теперь у нас есть инструменты физиков, позволяющие делать предсказуемые прогнозы", - пояснил соавтор доктор Юкка Йернвалл, профессор Академии Института Биотехнологии в Хельсинкском Университете.