Jika kita memotong kulit kita atau mematahkan tulang, jaringan ini akan memperbaiki dirinya sendiri; tubuh kita sangat baik dalam pemulihan dari cedera.
Enamel gigi, bagaimanapun, tidak dapat beregenerasi, dan rongga mulut adalah lingkungan yang tidak bersahabat.
Setiap waktu makan, email mengalami tekanan yang luar biasa; itu juga cuaca perubahan ekstrim baik pH dan suhu.
Terlepas dari kesulitan ini, email gigi yang kita kembangkan sebagai seorang anak tetap bersama kita sepanjang hari.
Para peneliti telah lama tertarik pada bagaimana email tetap berfungsi dan utuh seumur hidup.
Sebagai salah satu penulis studi terbaru, Prof Pupa Gilbert dari University of Wisconsin-Madison mengatakan, “Bagaimana mencegah kegagalan bencana?”
Rahasia enamel
Dengan bantuan dari para peneliti di Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge dan University of Pittsburgh, PA, Prof. Gilbert mengamati secara detail struktur email.
Tim ilmuwan kini telah mempublikasikan hasil studinya di jurnal Nature Communications.
Enamel terdiri dari apa yang disebut batang enamel, yang terdiri dari kristal hidroksiapatit. Batang enamel yang panjang dan tipis ini memiliki lebar sekitar 50 nanometer dan panjang 10 mikrometer.
Dengan menggunakan teknologi pencitraan mutakhir, para ilmuwan dapat memvisualisasikan bagaimana kristal individu dalam email gigi sejajar. Teknik, yang dirancang Prof. Gilbert, disebut pemetaan kontras pencitraan yang bergantung pada polarisasi (PIC).
Sebelum munculnya pemetaan PIC, tidak mungkin untuk mempelajari email dengan tingkat detail ini. “[Anda] dapat mengukur dan memvisualisasikan, dalam warna, orientasi masing-masing kristal nano dan melihat jutaan di antaranya sekaligus,” jelas Prof. Gilbert.
Arsitektur biomineral kompleks, seperti email, langsung terlihat dengan mata telanjang di peta PIC.
Ketika mereka melihat struktur email, para peneliti menemukan pola. “Pada umumnya, kami melihat bahwa tidak ada orientasi tunggal di setiap batang, tetapi perubahan bertahap dalam orientasi kristal antara nanocrystals yang berdekatan,” jelas Gilbert. “Dan kemudian pertanyaannya adalah, ‘Apakah ini pengamatan yang berguna?'”
Pentingnya orientasi kristal
Untuk menguji apakah perubahan penyelarasan kristal memengaruhi cara email merespons stres, tim merekrut bantuan dari Prof. Markus Buehler dari MIT. Menggunakan model komputer, mereka mensimulasikan kekuatan yang akan dialami kristal hidroksiapatit ketika seseorang mengunyah.
Di dalam model, mereka menempatkan dua balok kristal di samping satu sama lain sehingga balok-balok itu menyentuh satu sisi. Kristal-kristal di dalam masing-masing dari dua blok itu sejajar, tetapi ketika mereka bersentuhan dengan blok lainnya, kristal-kristal itu bertemu pada suatu sudut.
Untuk menyelidiki, rekan penulis Cayla Stifler kembali ke informasi pemetaan PIC asli dan mengukur sudut antara kristal yang berdekatan. Setelah menghasilkan jutaan titik data, Stifler menemukan bahwa 1 derajat adalah ukuran misorientasi yang paling umum, dan maksimum adalah 30 derajat.
Pengamatan ini sesuai dengan simulasi — sudut yang lebih kecil tampaknya lebih mampu membelokkan retakan.
Sekarang kita tahu bahwa retakan dibelokkan pada skala nano dan, dengan demikian, tidak dapat menyebar terlalu jauh. Itulah alasan gigi kita bisa bertahan seumur hidup tanpa diganti.
Prof. Pupa Gilbert