นิ่วจากพืชขนาดเล็กอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อเคลือบฟันอย่างถาวร

เคลือบฟัน ซึ่งเป็นสารที่แข็งที่สุดในร่างกายมนุษย์ อาจมีความเสี่ยงที่จะสึกกร่อนลงอย่างช้าๆ และไม่สามารถกลับคืนได้จากการเคี้ยวผัก

แม้ว่าอาหารจากพืชจะเป็นส่วนสำคัญของอาหารเพื่อสุขภาพเนื่องจากให้ไฟเบอร์ วิตามิน และแร่ธาตุ แต่ทีมนักวิจัยนานาชาติได้ค้นพบว่าหินจากพืชขนาดเล็กที่เรียกว่าไฟโทลิธอาจเป็นปัจจัยที่ทำให้ฟันสึกกร่อนได้ตามกาลเวลา ซึ่งอาจทำให้ต้องไปพบทันตแพทย์บ่อยขึ้น

พวกเขาพัฒนาใบไม้เทียมที่ฝังอนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้ไว้ และติดไว้บนอุปกรณ์ที่จำลองแรงกดและการเคลื่อนไหวแบบเลื่อนของการเคี้ยวตัวอย่างเคลือบฟันที่นักวิทยาศาสตร์ในท้องถิ่นจัดเตรียมไว้ให้

ตามผลการทดลองที่ตีพิมพ์ในวารสารของ Royal Society Interfaceพบว่าแม้แต่เนื้อเยื่ออ่อนของพืชก็ทำให้เกิดความเสียหายถาวรต่อเคลือบฟันและสูญเสียแร่ธาตุเมื่อทำปฏิกิริยากับเคลือบฟัน

นักโบราณคดีมักพบซากฟันที่กลายเป็นฟอสซิล เนื่องจากฟันยังคงอยู่ในสภาพดีเนื่องจากมีความแข็งและความแข็งแกร่งอย่างเหลือเชื่อ ซึ่งสามารถเหนือกว่าวัสดุวิศวกรรมสมัยใหม่ที่ดีที่สุดได้

เคลือบฟันมีความแข็งแรงแต่เปราะบาง ทำให้เปราะบางต่อการเสื่อมสภาพทางกลไกจากรอยแตกร้าว ซึ่งเกิดขึ้นทันทีเมื่อแรงกัดทำให้รอยแตกร้าวขนาดเล็กแพร่กระจายและสึกกร่อน ซึ่งเป็นการสูญเสียเนื้อวัสดุอย่างช้าๆ เป็นเวลาหลายปี

นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวิจัยอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับวิธีที่เคลือบฟันของมนุษย์แตกและสึกหรอ สาเหตุของความเสียหาย และแรงที่ใช้ทำให้เกิดรอยแตก อย่างไรก็ตาม สิ่งหนึ่งที่ยังคงเข้าใจได้น้อยคือผลกระทบของไมโครอนุภาคจากแหล่งภายนอก เช่น ฝุ่นหรืออาหาร ที่มีต่อเคลือบฟัน

ฟิโทลิธเป็นอนุภาคซิลิกาขนาดเล็กที่ก่อตัวในเนื้อเยื่อของพืชหลายชนิดเมื่อรากดูดซับซิลิกาที่ละลายน้ำได้จากดินและระบบท่อลำเลียงจะสะสมไว้ในส่วนอื่นๆ ของพืช

งานวิจัยก่อนหน้านี้ได้ศึกษาการสึกกร่อนของเคลือบฟันที่เกิดจากไฟโทลิธในพืช แต่ผลลัพธ์ที่ได้มักจะไม่สอดคล้องกัน ยิ่งไปกว่านั้น งานวิจัยเหล่านี้ยังไม่สามารถจำลองได้อย่างสมจริงว่าไฟโทลิธจำนวนมากที่ฝังอยู่ในเนื้อเยื่ออ่อนของพืชมีปฏิสัมพันธ์กับเคลือบฟันระหว่างการเคี้ยวอย่างไร

ในการศึกษาครั้งนี้ นักวิจัยได้สร้างใบไม้เทียมจากเมทริกซ์โพลีไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS) ที่ฝังด้วยฟิโทลิธโอพาลีนที่ได้จากลำต้นและใบข้าวสาลี

แผ่นที่ได้มีความหนาและความแข็งใกล้เคียงกับของจริง จากนั้นนำไปติดบนแท่นยึดและสัมผัสกับตัวอย่างฟันคุดของมนุษย์ที่แข็งแรงซึ่งเก็บรวบรวมจากทันตแพทย์ซ้ำๆ เพื่อจำลองการเลื่อนและแรงกดจากการเคี้ยว

การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีของเคลือบใบและฟันได้รับการวิเคราะห์โดยใช้กล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูงและเทคนิคสเปกโตรสโคปี

นักวิทยาศาสตร์พบว่าแม้ว่าฟิโตลิธจะสลายตัวลงหลังจากสัมผัสซ้ำๆ แต่ฟิโตลิธก็ยังทำให้เคลือบฟันที่สึกหรออยู่แย่ลงและลดปริมาณแร่ธาตุลง

ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดก็คือ พบว่ากลไกการสึกหรอที่เป็นพื้นฐานนั้นเป็นการเสียรูปแบบเกือบพลาสติกหรือถาวรที่เกิดจากความอ่อนแอของโครงสร้างจุลภาคของเคลือบฟัน มากกว่าจะเป็นรอยแตกแบบเปราะแบบคลาสสิก

นักวิจัยเชื่อว่าข้อมูลใหม่เกี่ยวกับการเสื่อมสภาพของเคลือบฟันอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจอาหาร พฤติกรรม การเคลื่อนไหว และถิ่นที่อยู่อาศัยของสัตว์ได้ดีขึ้น โดยทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างวิทยาศาสตร์กายภาพและชีวภาพ