Ученые из России и Египта разработали синтетическое покрытие для зубов, твердость которого превышает твердость натуральной зубной эмали.
При поддержке гранта от Российский научный фонд, совместный исследовательский коллектив в составе ученых Научно-образовательного центра «Наноматериалы и нанотехнологии» Уральский федеральный университет, Воронежский государственный университет, Воронежский государственный медицинский университет, Университет Аль-Азхар, Национальный исследовательский центр (Египет).
Имитация микроструктуры зубной эмали
Изменив состав гидроксиапатита, природного материала для минерализации костей и зубов, ученые смогли имитировать микроструктуру натуральной эмали в новом типе зубного покрытия. При этом они утверждают, что разработали революционный материал, который обеспечивает превосходную прочность.
Это непростая задача, учитывая, что зубная эмаль — самая твердая ткань в организме человека. По словам исследователей, этот улучшенный состав материала может иметь далеко идущие применения в материаловедении и регенеративной медицине.
Исследователи вводили комплекс аминокислот, который помогает в естественном восстановлении костных и мышечных структур, на гидроксиапатите. После легирования этими кислотами, в том числе лизином и аргинином, образуется минерализованный слой со свойствами, напоминающими основной компонент натуральной эмали. Нанося материал на здоровые зубы, исследователи наблюдали его способность связываться с настоящей зубной тканью.
Ученые тестируют новое стоматологическое покрытие на здоровых зубах. (Источник изображения: Данил Илюхин/Уральский федеральный университет)
Биомиметический минерализованный слой
Используя химическую визуализацию, автоэмиссионную электронную и атомно-силовую микроскопию, ученые исследовали свойства нового материала. Они обнаружили минерализованный слой (от 300 до 500 нанометров) толщиной, образующий нанокристаллическую структуру, аналогичную структуре кристаллов апатита в натуральной эмали.
При измерении в наномасштабе они обнаружили, что новое покрытие обладает даже большей твердостью, чем натуральная эмаль.
«Мы создали биомиметический минерализованный слой, нанокристаллы которого воспроизводят упорядочение нанокристаллов апатита зубной эмали», — сказал автор исследования Павел Середин.
«Мы также выяснили, что разработанный слой гидроксиапатита имеет повышенную нанотвердость, превышающую нативную эмаль».
Новый материал также снижает чувствительность зубов.
Опубликовано в Результаты в области машиностроения, экспериментальные результаты исследования показали, что новое покрытие также можно использовать для снижения чувствительности зубов в случаях, связанных с истиранием эмали, эрозией или неправильным питанием.
Команда надеется изучить новые области применения материала, такие как нанесение материала на более крупные дефекты, включая трещины и изломы.
Источник: DRA