Sỏi thực vật cực nhỏ có thể gây tổn thương không thể phục hồi cho men răng

Men răng, chất cứng nhất trong cơ thể con người, có thể có nguy cơ bị mòn dần và không thể phục hồi do nhai rau.

Trong khi thực phẩm từ thực vật là một phần quan trọng của chế độ ăn uống lành mạnh vì chúng cung cấp chất xơ, vitamin và khoáng chất, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã phát hiện ra rằng các hạt thực vật cực nhỏ được gọi là phytolith có thể góp phần làm mòn răng theo thời gian, có khả năng dẫn đến việc phải đến nha sĩ thường xuyên hơn.

Họ đã phát triển những chiếc lá nhân tạo được nhúng các hạt vi mô này và gắn chúng lên một thiết bị mô phỏng áp lực và chuyển động trượt khi nhai các mẫu men răng do các nhà khoa học địa phương cung cấp.

Theo kết quả thí nghiệm được công bố trên Tạp chí Giao diện của Hội Hoàng gia, ngay cả các mô thực vật mềm cũng gây tổn thương vĩnh viễn cho men răng và mất khoáng chất khi tương tác với men răng.

Các nhà khảo cổ học thường tìm thấy những tàn tích răng hóa thạch vì chúng được bảo quản rất tốt nhờ độ cứng và độ bền đáng kinh ngạc, có thể vượt qua cả những vật liệu kỹ thuật hiện đại tốt nhất.

Men răng chắc khỏe nhưng cũng giòn, khiến nó dễ bị thoái hóa cơ học do các vết nứt, xảy ra đột ngột khi lực cắn khiến các vết nứt nhỏ lan rộng và mòn dần, khiến vật liệu bị mất dần theo thời gian trong nhiều năm.

Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu sâu rộng về cách men răng người bị vỡ và mòn, nguyên nhân gây ra tổn thương và lực cần thiết để gây ra các vết nứt. Tuy nhiên, một lĩnh vực vẫn chưa được hiểu rõ là tác động của các hạt vi mô từ các nguồn bên ngoài, chẳng hạn như bụi hoặc thức ăn, lên men răng.

Phytolith là các hạt silica cực nhỏ hình thành trong mô của nhiều loại cây khi rễ cây hấp thụ silica hòa tan từ đất và hệ thống mạch đưa nó vào các bộ phận khác của cây.

Các nghiên cứu trước đây đã xem xét hiện tượng mòn men răng do phytolith thực vật gây ra, nhưng kết quả thường không nhất quán. Hơn nữa, các nghiên cứu này đã không mô hình hóa một cách thực tế cách thức các phytolith ẩn chứa trong mô thực vật mềm tương tác với men răng trong quá trình nhai.

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra lá nhân tạo từ ma trận polydimethylsiloxane (PDMS) được nhúng với phytolith opaline có nguồn gốc từ thân và lá lúa mì.

Tấm kim loại thu được có độ dày và độ cứng tương tự như vật thật, sau đó được gắn vào giá đỡ và tiếp xúc nhiều lần với các mẫu răng khôn khỏe mạnh của người được thu thập từ nha sĩ để mô phỏng lực trượt và áp lực khi nhai.

Những thay đổi về mặt vật lý và hóa học ở men răng và lá được phân tích bằng kính hiển vi có độ phân giải cao và kỹ thuật quang phổ.

Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng mặc dù bản thân phytolith bị phân hủy sau nhiều lần tiếp xúc, chúng vẫn làm trầm trọng thêm tình trạng mòn men răng hiện có và làm giảm hàm lượng khoáng chất trong răng.

Một kết quả bất ngờ là cơ chế hao mòn cơ bản được phát hiện là biến dạng bán dẻo hoặc biến dạng vĩnh viễn phát sinh từ điểm yếu trong cấu trúc vi mô của men răng, chứ không phải là gãy giòn thông thường.

Các nhà nghiên cứu tin rằng dữ liệu mới về sự thoái hóa men răng có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về chế độ ăn, hành vi, chuyển động và môi trường sống của động vật, đóng vai trò là cầu nối liên ngành giữa khoa học vật lý và khoa học sinh học.