הסוד לשיני בונה חזקות 21.02.2015

הצליל המפחיד של מקדחה מוכר כמעט לכולם. בניגוד לכרישים, שהשיניים שלהם מתחדשות לאורך כל חיי הדגים, בבני אדם וברוב היונקים, הם משתנים פעם אחת בלבד - מחלבי לטוחנות. למרות שכאן במכרסמים שיניים צומחות כל חייהם. זה נובע מהעובדה שלא משנה כמה נדוש זה נשמע, מכרסמים מכרסמים, וזו הסיבה שהם חורקים שיניים באופן שווה. כדי שבעלי חיים אלו לא יישארו ללא הכלי העיקרי לקיום, הטבע נתן להם מנגנון לצמיחה מתמדת של שיניים, המפצה על שחיקה. אבל מה עם אלה שנותנים להם שיניים פעם אחת ולכל החיים? חוקרים מהמחלקה למדע והנדסת חומרים באוניברסיטת נורת'ווסטרן זיהו אילו אלמנטים מגבירים את העמידות של אמייל השן והבינו מדוע בונים יכולים לחתוך עצים כמו מסור חשמלי.

אמייל השן היא הרקמה הקשה ביותר בגופנו. הוא מבוסס על חוטים ארוכים ודקים של הידרוקסיאפטיט. עובי חוט אחד כזה הוא רק 50 ננומטר, והאורך גדול פי אלף. לשם הבהירות, אם גובהו של ליבנה היה גדול פי אלף מקוטר הגזע, אז העץ יהיה בגובה של כקילומטר. אלפי חוטים כאלה משולבים לצרורות, אבל עדיין דקים מאוד - דקים פי עשרים משערה. צרורות אלה מסודרים בכיוון מסוים, יוצרים מעין מסגרת חיזוק של אמייל השן, והמרווח ביניהם מלא בהידרוקסיאפטיט גבישי.

Hydroxyapatite הוא מינרל המכיל יוני סידן, פוספט ויוני הידרוקסיל. ולמרות שהאמייל מורכב כמעט כולו מבסיס מינרלי, אפילו כמויות קטנות מאוד של יונים אחרים יכולות לשנות מאוד את תכונותיו. לדוגמה, אם חלק מהסידן, אפילו הקטן ביותר, מוחלף ביוני מגנזיום, האמייל יהפוך רגיש יותר לפעולת חומצות. במילים פשוטות, זה יתמוסס מהר יותר. אותה השפעה תיגרם על ידי החלפת יוני פוספט בקרבונט. אבל אם יוני פוספט יחליפו יוני פלואור, האמייל ישפר באופן ניכר את תכונותיו. לכן משחת שיניים מכילה פלואוריד.

מהיכן מגיעה החומצה בפה, שיש לה השפעה כה מזיקה על השיניים, ולמה מזיק לאכול ממתקים, למרות שהם כלל לא חמוצים? העובדה היא שחיידקים חיים בפה, ולמרות שהם אינם מהווים איום על הגוף, הם יכולים להזיק לאמייל השן. הסוכר הנותר משמש כמזון לחיידקים אלו. הכל יהיה בסדר אם אותם מיקרואורגניזמים לא יעבדו סוכר לחומצה לקטית, ובכך יעלו את החומציות של הסביבה. ככל שהסביבה חומצית יותר, כך אמייל השן יתפרק מהר יותר. כן, כן, אותו מאזן חומצה-בסיס. ככל הידוע לנו, בונים לא מתעללים בממתקים, אבל הטבע עדיין תגמל אותם במנגנון נוסף שמחזק את השיניים שלהם. כל העניין טמון בעצם היונים שמשנים את תכונות האמייל.

החוקרים לקחו דגימות אמייל שיניים מעכברים, ארנבות, חולדות ובונים והעבירו אותן לניתוח קפדני באמצעות ציוד מתוחכם. הם ממש אטום אחר אטום חקרו את מבנה החוטים המרכיבים את האמייל, וגילו דבר מעניין. מסתבר שהחוזק והעמידות לחומצות מושפעים בעיקר מהחומר האמורפי המכיל מינרלים עשירים בברזל או מגנזיום. למרות העובדה ששיעורו של חומר כזה קטן ביותר, הוא משנה באופן קיצוני את תכונות ההגנה של האמייל. לדוגמה, אמייל שן הבונה נמצא עמיד פי שישה יותר לחומצה מאשר אמייל שן הארנב. כל זה נובע מתרכובות ברזל, בעיקר פריהידריט. זה נותן לא רק עמידות כימית, אלא גם מגביר את החוזק המכני של אמייל השן. אנחנו יכולים לומר שכן, לבונה באמת יש שיני ברזל!

עם זאת, מדוע עדיין לא נוצרה משחת שיניים עם מינרלים של ברזל? למרות שאנחנו לא צריכים לכרסם ענפי אספן, זה יהיה נחמד מאוד לצמצם את הביקורים אצל רופאי השיניים. אם תסתכלו על השיניים של בונה, תראו שהן רחוקות מלהיות לבנות - צהובות, או אפילו חומות. אלו הן שיניים חזקות ובריאות לחלוטין, ותרכובות ברזל מעניקות להן צבע. לא מאוד אסתטי מנקודת מבט אנושית, אבל נראה שלבונים לא אכפת מזה יותר מדי.