طراحی نانومواد جدید مورد استفاده در دندان

دندان و استخوان از جمله ساختارهای پیچیده در انسان و دیگر موجودات زنده است؛ ولی با این حال اطلاعات کمی درباره‌ی ساختار شیمیایی آنها در مقیاس اتمی، چگونگی کنترل سنتز کامپوزیت‌های پیشرفته و همچنین ویژگی‌هایی مانند چقرمگی، سختی و استحکام در دسترس است.

دندان و استخوان از جمله ساختارهای پیچیده
در انسان و دیگر موجودات زنده است؛ ولی با این حال اطلاعات کمی درباره‌ی
ساختار شیمیایی آنها در مقیاس اتمی، چگونگی کنترل سنتز کامپوزیت‌های
پیشرفته و همچنین ویژگی‌هائی مانند چقرمگی، سختی و استحکام در دسترس است.

محققان دانشگاه نورث وسترن با به‌کارگیری تجهیزات عکس‌برداری در مقیاس اتمی،
اطلاعاتی درباره‌ی ترکیبات آلی- معدنی موجود در ساختار دندان‌ کیتون بدست
آورده‌اند. آنها تصویر دندان کیتون‌ را تهیه نموده‌اند. کیتون در دریا
زندگی می‌کند و از جلبک‌های رشدیافته بر روی صخره‌ها تغذیه می‌کند. ساختار
دندان کیتون به این صورت است که یک ردیف از دندان‌های جدید به جای دندان‌های
قدیمی‌تر رشد کرده، دندان‌های قدیمی‌تر به‌سمت پایین زبان حرکت و شبیه تسمه
نقاله عمل می‌کند.

دندان‌های کیتون شبیه به دندان انسان است، زیرا دارای سطح خارجی سخت و
چقرمه، مانند مینای دندان انسان، و یک هسته‌ی نرم است. در دندان کیتون به
جای مینا، ساختار معدنی مگنتیت وجود دارد که برای جویدن سطح صخره‌ها
استفاده می‌شود. مگنتیت به دندان کیتون، درخشندگی و جلای به رنگ مشکی می‌دهد.

این محققان از جمله اولین دانشمندانی هستند که توانسته‌اند تصویر سه‌بعدی
از موقعیت و مشخصات میلیون‌ها اتم مجزا موجود در ساختار مواد هیبریدی را به
نمایش بگذارند. این مواد امکان جویدن(تراشیدن) سطح صخره‌ها را برای تهیه‌ی
غذا فراهم می‌سازند.
 

پرتونگاری اتمی، روشی است که مدل سه‌بعدی
از یک نمونه را با قدرت تفکیک نانومتری به تصویر می‌کشد. با استفاده از این
روش، ردیابی فلئوراید دندان، سرطان و داروهای پوکی استخوان(Osteoporosis)
امکان‌پذیر است. شناخت کامل ویژگی‌های مواد هیبریدی آلی- معدنی در طراحی
مواد جدید مفید می‌باشد. نتایج تحقیقات در مجله‌ی Nature به چاپ خواهد رسید.

سطح خارجی دندان کیتون از جنس مگنتیت(اکسید آهن بسیار سخت) می‌باشد. الیاف
آلی، از جمله مواد موجود در ساختار دندان می‌باشد که این سطح را در بر
گرفته‌است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که الیاف بر پایه‌ی کربن، که قطر آنها بین
۱۰-۵ نانومتر است، حاوی یون‌های کلسیم و منیزیوم نیز است. ترکیب الیاف آلی
و مواد معدنی مذکور و همچنین ویژگی حد واسط آنها باعث چقرمگی دندان می‌شود.

دندان‌های سیاه‌رنگ کیتون(“Chiton”)، برای تراشیدن جلبک‌های رشدیافته بر روی
صخره‌ها: این دندان‌ها با مواد زیست‌معدنی که شامل نانوکامپوزیت الیاف
کیتینی و مگنتیت می‌باشد، پوشش داده شده‌است.