Мышь с зубами как у бобра

Природная защита от кариеса: зубы как у бобра

В отличие от рептилий, у которых зубы растут всю жизнь, большинство млекопитающих, в том числе и человек, вынуждены жить с единственным комплектом зубов. Но к некоторым животным природа была более благосклонна и дала естественный защитный механизм для эмали. Если разобраться как он работает, то можно его воспроизвести для человека, решил доцент кафедры материаловедения и инженерии Дерк Джостер. Он собрал команду и взял для исследования образцы зубов кролика, мыши, крысы и бобра.

Мало кто знает, что зубная эмаль является у нас самой твердой тканью. Этой прочностью она обязана тонким нитям из гидроксиапатита, которые формируют структуру эмали. Минеральная основа ткани (фосфат, ионы кальция и гидроксил ионы) одинакова почти у всех млекопитающих, но любое вкрапление дополнительных элементов способно существенно изменить свойства эмали. Именно это открыл Дерк Джостер с командой.

«Мы обнаружили, что даже невероятно малый процент ионов магния, фтора или железа могут радикально изменить свойства эмали. К примеру, эмаль у бобра оказалась в 6 раз прочнее, чем у кролика. Удалось установить причину — у бобров зубы меньше подвержены влиянию кислот из-за небольшой примеси соединений железа в ткани, в основном это ферригидрит. Именно поэтому у водного грызуна такое сильное пигментирование (присутствие железа придает зубам красно-коричневый цвет)», — сказано в статье ученых «Amorphous Intergranular Phases Control the Properties of Rodent Tooth Enamel», которая опубликована в журнале «Science» за 13 февраля.

Им также удалось установить, что если часть кальция в зубах заменяют ионы фтора, то качество эмали заметно улучшается. Если же на замену приходят ионы магния, то эмаль, наоборот, теряет устойчивость к кислотам и начинает быстро разрушаться.

«Мы сделали большой шаг на пути понимания структуры и состава зубной эмали. Биология показала нам способы как улучшить состояние зубов. Теперь дело за медицинской инженерией», — заключается в статье.

Источник: orthodent.ru

Хотите зубы, как у бобров?

Бобры не чистят зубов, не пьют обогащенную фторированием воду, но по результатам последних исследований имеют защиту от кариеса, встроенную в химическую структуру их зубов: железо.

Их окрашенная ярким пигментом зубная эмаль, по мнению ученых, более твердая и более устойчивая к кислотам, чем любая другая обычная эмаль. И сравнения с бобровой эмалью не выдерживает даже специально обработанная фторированная эмаль зубов.

Такое открытие дает ученым новые идеи для борьбы с кариесом, а также служит источником информации для разработчиков фторированных средств защиты зубов.

Слои правильно расположенных гидроксиапатитных «нанопроводов» являются основой структуры эмали. Но ученые обнаружили, что материал, окружающий «нанопровода» зубов бобра, включает небольшие количества аморфных минералов, богатых железом и магнием, которые контролируют способность сопротивления эмали кислотам и механическим повреждениям.

Эмаль является очень сложным, с точки зрения структуры, материалом, изучение которого требует внимательных и сложных исследований. Американские ученые Северо-Западного Университета стали первыми, кому однозначно удалось показать, что эта, ранее, казалось бы, аморфная и неструктурированная фаза существует на эмали. И они стали первыми, кто смог определить ее состав и структуру.

По словам профессора материаловедения и инженерии, Дерка Джоестера (Derk Joester), автора проводимых исследований, речь идет именно о внешнем защитном слое, имеющем наименьшие масштабы длины. А значит, совсем крошечном. По его словам, неструктурированный материал, который составляет только малую часть самой эмали, видимо, играет свою роль в защите от гниения зубов, а это значит, защищает от кариеса.

«Мы обнаружили, что небольшое количество ионов – среди большого их разнообразия, — действительно, играет большую роль для защиты эмали. Это магний, а в пигментированной эмали бобров и других грызунов, это железо.»

Беспрецедентное нано-исследование было опубликовано и будет продолжать изучаться. Зубной кариес, также известный как гниение зубов, — это разрушение зубов под воздействием бактерий, а само слова «кариес» по-латински значит «гнилость, гниение». Это одно из наиболее распространённых хронических заболеваний нашего времени. Оно до сих пор остается одной из самых главных проблем общественного здравоохранения, не смотря на многочисленные научные исследования и технологические разработки.

Согласно Американской Стоматологической Ассоциации, около 111 миллиардов долларов в год тратится американцами на стоматологические услуги, и значительная часть из этих средств — на лечение кариеса и его последствий. По той же статистике, от 60% до 90 % всех детей и до 100% взрослых во всем мире имеют — или имели — полости зубов.

Надо сказать, что проводя эксперименты с кроликами, мышами и крысами, ученым никогда прежде не удавалось выделить структуру вещества, окружающего «нанопровода». На этот раз было использовано самое мощное оборудование, включающее также и оптический томографический атомный зонд. Ученые подвергли зубы обработке кислотой и сделали снимки до и после экспозиции. Они обнаружили, что периферия «нанопроводов» (аморфный материал) растворилась , но не сами «нанопровода».

Тогда ученые идентифицировали аморфные биоминералы в структуре эмали, такие как железо и магний, и изучили, как они взаимодействуют — механически и химически сопротивляясь кислотам.

Особенный интерес вызвали резцы бобров, которые благодаря присутствию железа, имеют красноватый оттенок. Ученые говорят, что хотя зубы бобра химически и структурно отличаются от человеческих, биология показывает нам путь, как мы сможем улучшить нашу собственную зубную эмаль.

Стратегия, которую мы называем «инженеринг зернограничной диффузии» , показывает нам путь, как мы сможем усовершенствовать фторидные средства лечения и защиты зубной эмали. Исследования продолжаются.

Источник: medlaif.com

Что едят бобры?

Бобр (или бобер) — это большой грызун и, как у всех других грызунов, у бобра есть четыре передних зуба резца. Именно этими зубами он и пилит стволы и ветви деревьев, которые использует в пищу и для строительства плотин. Таким образом, бобр живет в основном на древесине, питаясь стволами, ветками, молодыми побегами, корнями водяных растений.

А зачем бобры строят плотины? Дело в том, что бобр живет в воде и зимой ведет активный образ жизни. Для этого бобру нужна запруда, достаточно глубокая, чтобы она не промерзала зимой до самого дна. Вот для того, чтобы увеличить глубину речки или пруда, где он живет, бобр и строит плотину, поднимающую уровень воды.

Чтобы построить плотину, бобры кладут на дно реки ивовые прутья, ветки черной ольхи или какие-нибудь другие сучья, которые придавливает тиной и камнями. По мере нарастания плотины ветви и стволы деревьев кладутся как угодно. Часто веточки пускают корни и переплетаются между собой, что еще более укрепляет плотину.

Чтобы спилить дерево, бобр делает на стволе две зарубки, одну над другой, и выскребает своими зубами древесину между этими зарубками. Ветку толщиной в 2 см бобр перерезает в два укуса. Обычно же бобры используют стволы примерно 25 см толщиной. Дерево такого размера может быть срезано за одну ночь. В основном бобры предпочитают мягкие породы деревьев, такие как ольха, тополь, ива или осина.

Так как бобры едят лишь внутренний слой коры деревьев, то обглоданные стволы и ветви можно использовать для укрепления плотины. В высоту плотина обычно достигает не более 2 метров, но зато она может быть очень длинной!

Дом бобра называется хаткой. Он может располагаться на берегу реки или в мелкой части запруды. Пол хатки находится выше уровня воды и устлан водорослями или щепками. Входы в хатку находятся под водой.

В конце лета или осенью бобр запасает еду на зиму. Бревна, ветви и кусты срезаются и складываются неподалеку от хатки. Эти склады иногда оказываются больше 1 м в высоту и насчитывают сотни ветвей и молодых деревьев

Источник: zooclub.ru