کوی دانش - kooy

نانوساختارهای عاج دندان: پدیده ای"فوق طبیعی"

نانوساختارهای عاج دندان: پدیده  ای"فوق طبیعی"
16 خرداد
09:45 1395
عاج دندان یکی از مواد بیولوژیکی بسیار بادوام در بدن انسان است. محققان Charité -- Universitätsmedizin برلین توانستند نشان بدهند که دلیل این موضوع به نانوساختارها و مخصوصاً به تعامل بین ترکیبات ارکانیگ و غیرارگانیک آن باز می گردد. اندازه گیری هایی که در BESSYII، منبع تشعشع سینکترون هلم هولتز-زنتروم برلین انجام داده شد، حاکی از آنست که کوپلینک مکانیکی بین فیبرهای پروتئین کلاژن و نانوساختارهای معدنی باعث می شود تا عاج دندان قادر به مقاومت در برابر نیروهای فوق العاده باشد. نتایج این تحقیق به تازگی در ژورنال Chemistry of Materials منتشر شده است.

انسان ها به طور معمول روزی 5 هزار بار از دندان های خود استفاده می کنند. علیرغم این موضوع، طی جویدن از نیروی زیادی نیز استفاده می شود اما دندان های سالم به ندرت می شکنند. باور عمومی بر این است که دلیل این مقاومت به طراحی دندان ها باز می گردد به نحوی که عاج دندان از کلاه سخت مینای دندان که محافظت می کند. راز دوام قابل توجه دندان در جزئیات ساختاری آن نهفته است. عاج دندان ماده استخوان مانندی متشکل از نانوذرات معدنی، کلاژن و آب است. هرچند هم مینا و هم عاج دندان هر دو از ماده معدنی یکسانی به نام هیدروکسی آپاتیت گازدار یا  cHAP ساخته شده اند اما عاج دندان یک ماده نانوکامپوزیتی پیچیده است به نحوی که از نانوذرات cHAP غیر ارگانیک تشکیل شده که در ترکیب ارگانیکی خود نیز از فیبرهای پروتئین کلاژنی بهره می برد. گروهی از محققان به هدایت  دکتر جین باپتیست فورین و دکتر پل زاسلانسکی از موسسه Charité's Julius Wolff پیش از این نشان دادند که فشار ساکن در عاج دندان به ظرفیت تحمل بار بالا از سوی این ساختار بیولوژیکی مدد می رساند. 
این نوع فشردگی که درون ماده یافت می شود موجب می شود آسیب یا شکاف های موجود در مینای دندان عواقب خطرناکی را درون حجم عاج دندان بوجود نیاورد. تیم دکتر زاسلانسکی به عنوان بخشی از یافته های خود از نمونه های دندان انسان برای اندازه گیری نحوه تعامل نانوذرات و فیبرهای کلاژنی، تحت فشار ناشی از رطوبت استفاده کردند. زاسلانسکی می گوید: "اولین بار بود که نه تنها در تعیین دقیق پارامترهای شبکه کریستال های cHAP که درون نانوذرات جای دارند موفق شدیم، بلکه اندازه فضایی متفاوت نانوذرات را نیز حدس زدیم. به این ترتیب توانستیم مقدار فشاری که ذرات به طور کلی در برابرش مقاومت می کنند را دریابیم." برای کسب بینش هایی در مورد عملکرد نانوساختارها، محققان هم از آزمایش های لابراتواری و هم اندازه گیری هایی با بهره گیری از منبع تشعشع سینکترون هلم هولتز-زنتروم برلین BESSY استفاده کردند، که این دومی وسیله ای است برای تولید فرکانس های تشعشعی که از تتراهرتز تا اشعه های ایکس سخت را بوجود می آورد.  
محققان در بخشی از این مطالعه، استرسِ فشاریِ داخلِ نمونه های عاج دندان را هم اندازه گرفتند. نمونه ها با قرار گرفتن در معرض حرارت 125 درجه سانتیگراد خشک شدند و این مسئله منتهی به کوچک شدن «فیبرهای کلاژن» شد و فشار بسیار زیادی را نیز روی نانوذرات ایجاد نمود. توانایی طاقت آوردن در برابر نیروهایی تا 300 مگاپاسکال، برابر است با قدرت فولادی که در ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرد و همین طور می توان آنرا با توانایی مقاومت در برابر 12 برابر فشاری که طی جویدن غذای سخت تولید می شود و معمولاً زیر 20 مگاپاسکال است قیاس نمود. حرارت دیدن منتهی به از میان رفتن فیبرهای پروتئین نشد، بدین ترتیب نانوذرات معدنی اثر حفاظتی نیز بر روی کلاژن باقی می گذارند. 


تحلیل داده ها به علاوه این مسئله را نیز آشکار ساخت که کاهش تدریجی در اندازه شبکه های کریستالی cHAP به موازات حرکت این شبکه ها به عمق بیشتر دندان رخ می دهد. زاسلانسکی در همین رابطه می گوید: "بافتی که در اطراف پالپ دندان وجود دارد (پالپ دندان طی مراحل بعدی رشد دندان تشکیل می شود) شامل یک سری ذرات معدنی است که از واحدهای سلولی کوچکتر تشکیل شده اند." طول نانوذرات نشان دهنده همین روند است، به طوری که پلاکت های معدنی واقع در نزدیکی استخوان قسمت های بیرونی ریشه دندان تقریبا 36 نانومتر طول دارند، درحالیکه آنهایی که نزدیکی پالپ دندانی یافت می شود کوچکتر هستند و تنها 25 نانومتر طول دارند. 
از چنین طرحی می توان به عنوان سیستم مدل برای توسعه مواد جدید استفاده کرد، به عنوان نمونه برای طراحی مواد ترمیم دندان. به گفته دانشمندان: "مورفولوژی عاج دندان بسیار پیچیده تر از آنست که ما می اندیشیدیم. مینای دندان بسیار قدرتمند و در عین حال بسیار شکننده است. در مقابل، فیبرهای ارگانیکی که در عاج دندان وجود دارد فشار لازم را روی نانوذرات معدنی وارد می کنند که برای ظرفیت تحمل بار دوره ای و مداوم شان لازم است." حداقل تا زمانیکه دندان آسیبی ندیده باشد و سالم بماند اینگونه است. باکتری که موجب پوشیدگی دندان می شود مواد معدنی را نرم کرده و تحلیل می برد و آنزیم هایی را بدست می دهد که فیبرهای کلاژن را نابود می سازد. در نتیجه دندان ها شکننده تر می شوند و سپس آسان تر می شکنند. یافته های این مطالعه برای دندانپزشکان هم مفید است. دکتر زاسلانسکی می گوید: "یافته ها دلیل مهمی را در اختیار قرار می دهد تا دندانپزشکان به هنگام  کار، به عنوان مثال موقع پر کردن دندان ها یا نصب تاج، دندان ها را مرطوب نگاه دارند. جلوگیری از دی هیدراته شدن از تشکیل فشار درونی که اثر بلند مدت آن فعلاً شناخته شده نیست جلوگیری می کند."

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


کشف راهی برای حذف مقاومت در برابر آنتی بیوتیک در باکتری ها

کشف راهی برای حذف مقاومت در برابر آنتی بیوتیک در باکتری ها

در حال حاضر، باکتریِ مقاوم در برابر آنتی بیوتیک (MRSA) در طول سال باعث مرگ هفتصد هزار نفر می شود. دانشمندان نگران این موضوع هستند که این آمار در سال 2050 به رقم هولناک ده میلیون نفر در سال برسد. در این بین دانشجویی 25 ساله از دانشگاه ملبورن بنام خانم «شو لام» باور دارد که راه حل را یافته است. او توانست راهی را کشف کند که مقاومت در برابر آنتی بیوتیک ها در باکتری ها را از بین ببرد و اینکار را بدون استفاده از آنتی بیوتیک ها انجام داده است. وی با موفقیت کامل یک مشکل بزرگ در تست های آزمایشگاهی را با استفاده از یک «پلیمرِ ستاره ای شکل» که باعث شکاف در سلولها می شود، برطرف کرده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
گرافن سه بعدی با کاربردهای زیستی

گرافن سه بعدی با کاربردهای زیستی

تصور کنید که ایمپلنتهای استخوانی آینده از ذرات ریزی از گرافن که با هم جوش خورده اند و به ماده ای جامد تبدیل شده اند، ساخته شوند! این مهم بر اساس مطالعه ای که توسط دانشمندان دانشگاه رایس انجام گرفته امکانپذیر است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
خطر رژیمهای غذایی ناسالم در طول بارداری بر جنین

خطر رژیمهای غذایی ناسالم در طول بارداری بر جنین

تحقیق جدیدی که مسئولیت آنرا دانشمندان کینگ کالج لندن و دانشگاه بریستول برعهده داشتند مشخص کرد که رژیمهای پرچرب و پرقند در طول بارداری با بروز علائم اختلال کم توجهی (ADHD) در کودکان مرتبط است. این مطالعه در ژورنال Child Psychology and Psychiatry منتشر گردیده و اولین مطالعه در نوع خود است که بیان می کند مشکلات رفتاری کودک و همچنین اختلال کم توجهی و بیش فعالی بخاطر تاثیر مستقیم رژیم غذایی ناسالم مادر مخصوصاً در زمان بارداری است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
ساخت رگهای خونی جدید با یک ژل تزریقی

ساخت رگهای خونی جدید با یک ژل تزریقی

محققان موفق شدند طی یک درمانِ آزمایشی در موشهای مبتلا به دیابت، رگهای جدیدی را تولید کنند. این درمان در نهایت می تواند به افرادی که به بیماریهای عروقی مبتلا هستند، امیدهای تازه ای بدهد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
صبحانه، نهار وشام در یک بطری!

صبحانه، نهار وشام در یک بطری!

سویلنت 2 هم صبحانه است، هم نهار و هم شام، آنهم بصورت یک نوشیدنی. «سویلنت کافی اِست» برای تامین کافئین و داشتن طعم شکلات، در خودش کمی قهوه دارد. 20 درصد از آنرا ماکروناترینت تشکیل شده تا مواد مغذی روزانه شما را تامین کند. همچنین با اضافه کردن روغنهای موجود در برگه هلو، عصاره های سویا و آمینو اسیدهای موجود در چای سبز در نهایت معجونی برای صبحانه شما آماده می کند که با انرژی فوق العاده صبح خود را آغاز کنید.

مطالعه متن کامل
محققان کالیفرنیا موفق به ساخت قطره های چشمی دید در شب شدند

محققان کالیفرنیا موفق به ساخت قطره های چشمی دید در شب شدند

تصور کنید چند قطره در چشم خود میچکانید و سپس می توانید بدون استفاده از دوربینهای سنگین و بزرگِ دید در شب، در تاریکی کامل، محیط اطراف خود را ببینید! محققان کالیفرنیا موفق به تولید قطره های چشمی دید در شب شدند.

مطالعه متن کامل
این پروتز زانوی ارزانقیمت به معلولین کمک می کند تا طبیعی راه بروند

این پروتز زانوی ارزانقیمت به معلولین کمک می کند تا طبیعی راه بروند

برخی پاهای پروتزیِ گرانقیمت، مجهز به قطعاتی مانند ژیروسکوپ و شتاب سنج هستند تا مفصل زانو حرکت طبیعی تری داشته باشند، ولی در کشورهای در حال توسعه معمولاً از این پروتز های گرانقیمت استقبال نمی شود. به همین دلیل دانشمندان MIT در حال ساخت زانویی هستند که پروتزهای ارزان قیمت را قادر می سازد تا مثل پاهای فانتزیِ گرانقیمت کارایی داشته باشند.

مطالعه متن کامل
بی ام دبلیو X1 جدید آفتابی شد

بی ام دبلیو X1 جدید آفتابی شد

SUV نسل آینده و جمع و جور بی ام دبلیو در مدل های دیفرانسیل جلو و 4WD با قدرت 300 اسب بخار در ماه ژوئن امسال رونمایی می شود.

مطالعه متن کامل
ایمپلنت مغزی جدید و قدرت حرکت انگشتان

ایمپلنت مغزی جدید و قدرت حرکت انگشتان

ایان بورخارت، که طی تصادفی فلج شده بود، می تواند به لطف ابزاری برای رمزگشایی از سیگنال ها در مغز خود و ارسال این سیگنال ها به صورت فرمان به ماهیچه های ساعد وی، از دست خود استفاده کند. ابزار مزبور در مغز این فرد کار گذاشته شده است و به آستینی پوشیده از الکترود متصل است که این فرد آنرا روی ساعد خود نصب می کند. با کمک همین ابزار ایان می تواند کارهای روزانه خود را به کمک دست خود انجام بدهد، به عنوان مثال کارهایی مثل ریختن آب در لیوان، کشیدن کارت اعتباری و حتی بازی کردن "قهرمان گیتار." بورخارت در سن 19 سالگی به خاطر برخورد با موجی کم عمق در ساحل و بستر شنی دریا با آسیب شدید در نخاع خود مواجه شد. به دلیل مکان رخ دادن جراحت در بدن وی، بورخارت توانایی استفاده از پاها و ساعد خود را از دست داد.

مطالعه متن کامل
ویتینگز(Withings) از ساعت 150 دلاری مخصوص سلامتی خود به نام اکتیویته پاپ(Activite Pop) رونمایی کرد

ویتینگز(Withings) از ساعت 150 دلاری مخصوص سلامتی خود به نام اکتیویته پاپ(Activite Pop) رونمایی کرد

با نزدیکتر شدن نمایشگاه CES، شرکت تولید و عرضه ابزارهای پوشیدنی مخصوص سلامت ِویتینگز نسخه جدیدی را از ساعت سلامتی خود به نام اکتیویته پاپ معرفی کرده است که جدیدتر و به لحاظ قیمت نیز مقرون به صرفه تر می باشد. اکتیویته پاپ که نسبت به مدل اوریجینال خود 300 دلار ارزانتر است در سه رنگ جدید عرضه می شود و مارس امسال به قیمت 150 دلار به فرش می رسد. در اولین نگاه ظاهر اکتیویته پاپ همانند ساعت های معمولی آنالوگ به نظر می رسد، اما عقربه آن کوچک تر است و به اندازه گیری زمان باقی مانده برای تکمیل هدف شما برای هر روز می پردازد و هدف نیز رویِ اپ همراه این ساعت تنظیم می شود.

مطالعه متن کامل