Cosa succede allo smalto dei denti quando invecchiamo? / What Happens to Our Tooth Enamel as We Age?
Cosa succede allo smalto dei denti quando invecchiamo? / What Happens to Our Tooth Enamel as We Age?
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
I denti sono essenziali per aiutare le persone a scomporre il cibo che mangiano e sono protetti dallo smalto, che li aiuta a sopportare la grande quantità di stress che sperimentano quando le persone masticano. A differenza di altri materiali nel corpo, lo smalto non ha modo di riparare i danni, il che significa che invecchiando, rischia di indebolirsi con il tempo.
I ricercatori sono interessati a comprendere come lo smalto cambia con l'età, in modo da poter iniziare a sviluppare metodi che possano mantenere i denti più felici e sani più a lungo.
Un gruppo di ricerca dell'Università di Washington e del Pacific Northwest National Laboratory ha esaminato la composizione atomica di campioni di smalto di due denti umani, uno di un 22enne ed uno di un 56enne. Il campione della persona anziana conteneva livelli più elevati di ione fluoruro, che si trova spesso nell'acqua potabile e nel dentifricio, dove viene aggiunto come un modo per aiutare a proteggere lo smalto (anche se la sua aggiunta all'acqua potabile è stata recentemente un argomento di cronaca ).
Il gruppo ha pubblicato questi risultati il 19 dicembre su Communications Materials. Sebbene si tratti di uno studio di prova di concetto, questi risultati hanno implicazioni su come il fluoro viene assorbito ed integrato nello smalto man mano che le persone invecchiano, hanno affermato i ricercatori.
"Sappiamo che i denti diventano più fragili con l'avanzare dell'età, soprattutto vicino alla superficie esterna, dove iniziano le crepe", ha affermato l'autore principale Jack Grimm, studente di dottorato in scienza ed ingegneria dei materiali presso l'UW e tirocinante di dottorato presso il PNNL. "Ci sono diversi fattori alla base di questo, uno dei quali è la composizione del contenuto minerale. Siamo interessati a capire esattamente come cambia il contenuto minerale. E se vuoi vederlo, devi guardare la scala degli atomi".
"In passato, tutto ciò che abbiamo fatto nel mio laboratorio era su una scala molto più grande, forse un decimo delle dimensioni di un capello umano", ha affermato il coautore senior Dwayne Arola, professore di scienza dei materiali ed ingegneria presso l'UW. "Su quella scala, è impossibile vedere la distribuzione delle porzioni minerali e organiche relative della struttura cristallina dello smalto".
Per esaminare la composizione atomica di queste strutture, Grimm ha collaborato con Arun Devaraj, scienziato dei materiali presso il PNNL, per utilizzare una tecnica chiamata "tomografia a sonda atomica", che consente ai ricercatori di ottenere una mappa 3D di ciascun atomo nello spazio in un campione.
Il gruppo ha prelevato tre campioni da ciascuno dei due denti presi in esame e ha poi confrontato le differenze nella composizione degli elementi in tre diverse aree delle piccole strutture ripetitive: il nucleo di una struttura, un “guscio” che riveste il nucleo e lo spazio tra i gusci.
Nei campioni del dente più vecchio, i livelli di fluoro erano più alti nella maggior parte delle regioni. Ma erano particolarmente alti nelle regioni del guscio.
"Siamo esposti al fluoro attraverso il nostro dentifricio e l'acqua potabile e nessuno è stato in grado di tracciarlo in un dente reale a questa scala. Quel fluoro viene effettivamente incorporato nel tempo? Ora stiamo iniziando a essere in grado di dipingere quel quadro", ha affermato il coautore Cameron Renteria , ricercatore post-dottorato sia nei dipartimenti di scienze della salute orale che di scienza e ingegneria dei materiali presso l'UW. "Naturalmente, il campione ideale sarebbe un dente di qualcuno che ha documentato ogni volta che ha bevuto acqua fluorurata rispetto a quella non fluorurata, così come la quantità di cibo e bevande acide che ha consumato, ma non è realmente fattibile. Quindi questo è un punto di partenza".
La chiave di questa ricerca, ha affermato il team, è la natura interdisciplinare del lavoro.
"Sono un metallurgista di formazione e non ho iniziato a studiare i biomateriali fino al 2015, quando ho incontrato Dwayne. Abbiamo iniziato a parlare della potenziale sinergia tra le nostre aree di competenza, di come possiamo osservare queste piccole scale per iniziare a capire come si comportano i biomateriali", ha affermato Devaraj. "E poi nel 2019 Jack si è unito al gruppo come studente di dottorato e ci ha aiutato ad esaminare questo problema in modo approfondito. La scienza interdisciplinare può facilitare l'innovazione e, si spera, continueremo ad affrontare domande davvero interessanti su cosa succede ai denti quando invecchiamo".
Uno degli aspetti che interessano ai ricercatori è studiare come la composizione proteica dello smalto cambia nel tempo.
"Abbiamo iniziato a cercare di identificare la distribuzione del contenuto organico nello smalto e se la piccola quantità di proteine presente nello smalto effettivamente scompare con l'età. Ma quando abbiamo esaminato questi risultati, una delle cose più ovvie era in realtà questa distribuzione di fluoro attorno alla struttura cristallina", ha affermato Arola. "Non credo che abbiamo ancora un annuncio di servizio pubblico su come l'invecchiamento influisce sui denti in generale. La giuria è ancora indecisa su questo. Il messaggio dell'odontoiatria è piuttosto forte: dovresti provare ad utilizzare fluoro o prodotti fluorurati per essere in grado di combattere il potenziale di carie".
ENGLISH
Researchers are keen to understand how enamel changes with age, in order to develop methods to keep teeth healthy.
Teeth are essential for helping people break down the food they eat, and are protected by enamel, which helps them withstand the large amount of stress they experience as people chew away. Unlike other materials in the body, enamel has no way to repair damage, which means that as we age, it risks becoming weaker with time.
Researchers are interested in understanding how enamel changes with age so that they can start to develop methods that can keep teeth happier and healthier for longer.
A research team at the University of Washington and the Pacific Northwest National Laboratory examined the atomic composition of enamel samples from two human teeth — one from a 22-year-old and one from a 56-year-old. The sample from the older person contained higher levels of the ion fluoride, which is often found in drinking water and toothpaste, where it’s added as a way to help protect enamel (though its addition to drinking water has recently been a topic in the news).
The team published these findings Dec. 19 in Communications Materials. While this is a proof-of-concept study, these results have implications for how fluoride is taken up and integrated into enamel as people age, the researchers said.
“We know that teeth get more brittle as people age, especially near the very outer surface, which is where cracks start,” said lead author Jack Grimm, UW doctoral student in materials science and engineering and a doctoral intern at PNNL. “There are a number of factors behind this — one of which is the composition of the mineral content. We’re interested in understanding exactly how the mineral content is changing. And if you want to see that, you have to look at the scale of atoms.”
Enamel is composed mostly of minerals that are arranged in repetitive structures that are ten thousand times smaller than the width of a human hair.
“In the past, everything that we’ve done in my lab is on a much larger scale — maybe a tenth the size of a human hair,” said co-senior author Dwayne Arola, UW professor of materials science and engineering. “On that scale, it’s impossible to see the distribution of the relative mineral and organic portions of the enamel crystalline structure.”
To examine the atomic composition of these structures, Grimm worked with Arun Devaraj, a materials scientist at PNNL, to use a technique called “atom probe tomography,” which allows researchers to get a 3D map of each atom in space in a sample.
The team made three samples from each of the two teeth in the study and then compared differences in element composition in three different areas of the tiny, repetitive structures: the core of a structure, a “shell” coating the core, and the space between the shells.
In the samples from the older tooth, fluoride levels were higher across most of the regions. But they were especially high in the shell regions.
“We are getting exposed to fluoride through our toothpaste and drinking water and no one has been able to track that in an actual tooth at this scale. Is that fluoride actually being incorporated over time? Now we’re starting to be able to paint that picture,” said co-author Cameron Renteria, a postdoctoral researcher in both the oral health sciences and the materials science and engineering departments at the UW. “Of course, the ideal sample would be a tooth from someone who had documented every time they drank fluoridated versus non-fluoridated water, as well as how much acidic food and drink they consumed, but that’s not really feasible. So this is a starting point.”
The key to this research, the team said, is the interdisciplinary nature of the work.
“I am a metallurgist by training and didn’t start to study biomaterials until 2015 when I met Dwayne. We started to talk about the potential synergy between our areas of expertise — how we can look at these small scales to start to understand how biomaterials behave,” Devaraj said. “And then in 2019 Jack joined the group as a doctoral student and helped us look at this problem in depth. Interdisciplinary science can facilitate innovation, and hopefully we’ll continue to address really interesting questions surrounding what happens to teeth as we age.”
One thing the researchers are interested in studying is how protein composition of enamel changes over time.
“We set out trying to identify the distribution of the organic content in enamel, and whether the tiny amount of protein present in enamel actually goes away as we age. But when we looked at these results, one of the things that was most obvious was actually this distribution of fluoride around the crystalline structure,” Arola said. “I don’t think we have a public service announcement yet about how aging affects teeth in general. The jury is still out on that. The message from dentistry is pretty strong: You should try to utilize fluoride or fluoridated products to be able to fight the potential for tooth decay.”
Da:
https://www.technologynetworks.com/applied-sciences/news/what-happens-to-our-tooth-enamel-as-we-age-394476
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