สิ่งเจือปนทำให้เคลือบฟันแข็งขึ้น แต่อาจทำให้ฟันผุได้ง่าย

โครงสร้างพื้นฐานของเคลือบฟันของมนุษย์นั้นมีสิ่งเจือปนที่มีลักษณะเฉพาะที่อาจส่งผลต่อความเหนียวของมัน แต่ยังทำให้ฟันเสี่ยงต่อการผุอีกด้วย นักวิจัยสหรัฐนำโดยDerk Joesterจาก Northwestern University ได้ทำการค้นพบโดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพระดับอะตอมสองเทคนิค ซึ่งเผยให้เห็นการกระจายตัวของสิ่งสกปรกภายในโครงสร้างผลึกของเคลือบฟันที่โดดเด่น 

การค้นพบนี้อาจนำไปสู่วิธีใหม่ๆ ในการปรับปรุง

สุขภาพเคลือบฟันของเรา และเพื่อซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดจากฟันผุการเคลือบผิวฟันทั้งหมดของมนุษย์ เคลือบฟันเป็นสารที่แข็งมากซึ่งถูกปรับให้ทนต่อการสึกหรอและแรงทางกลที่เกี่ยวข้องกับการเคี้ยวได้เป็นอย่างดี แต่ในหลาย ๆ คน สารนี้ถูกทำลายโดยฟันผุ ซึ่งเป็นหนึ่งในโรคเรื้อรังที่แพร่หลายที่สุด จนถึงตอนนี้ เทคนิคการซ่อมและสังเคราะห์สารเคลือบใหม่ยังประสบความสำเร็จอย่างจำกัด ส่วนใหญ่เกิดจากข้อจำกัดในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโครงสร้างแบบลำดับชั้นลึกของวัสดุ

ในระดับจุลทรรศน์ เคลือบฟันประกอบด้วยแท่งที่ประกอบด้วยผลึกบางยาวหลายพันชิ้นที่มีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า เรียกว่าผลึก แท่งถูกจัดเรียงเป็นตาข่ายที่ซับซ้อน ความกว้างไม่เกิน 170 นาโนเมตร ส่วนประกอบหลักที่เป็นผลึกประกอบด้วยแร่ไฮดรอกซิล-อะพาไทต์ มีโครงตาข่ายที่เป็นระเบียบซึ่งประกอบด้วยแคลเซียม ฟอสเฟต และไฮดรอกซิลไอออน อย่างไรก็ตาม คริสตัลไลต์ยังเป็นที่รู้จักกันว่ามีความผันแปรตามขวางในองค์ประกอบทางเคมีในมาตราส่วนอะตอม

เอกซเรย์อะตอมโพรบเพื่อสำรวจรูปแบบเหล่านี้โดยละเอียดยิ่งขึ้น ทีมงานของ Joester ได้ดำเนินการสแกนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (STEM) แบบส่องกราดบนส่วนตัดขวางของผลึกที่บางและเย็นเป็นพิเศษ ภาพที่ได้เผยให้เห็นว่าภายในตาข่ายเป็นระยะของไฮดรอกซิล-อะพาไทต์ ผลึกมีแกนกลางที่มีองค์ประกอบต่างกันเล็กน้อย 

แกนเหล่านี้ถูกประกบอยู่ระหว่างสองชั้นที่โดดเด่น 

เนื่องจากโครงสร้างเหล่านี้ได้รับความเสียหายจากลำแสงอิเล็กตรอน STEM ทีมงานของ Joester จึงใช้เทคนิคการตรวจเอกซเรย์อะตอม (APT) ซึ่งสามารถระบุตำแหน่งของอะตอมแต่ละอะตอมได้ที่ความละเอียดระดับนาโนเมตร ภายในภาพเหล่านี้ พวกเขาเห็นว่าแกนคริสตัลไลท์มีความเข้มข้นสูงของโซเดียม ฟลูออไรด์ และสารเจือปนคาร์บอเนตไอออน และขนาบข้างด้วยชั้นที่อุดมด้วยแมกนีเซียมสองชั้นการพัฒนาฟันที่ซับซ้อนอธิบายได้ด้วยการเติบโตที่จำกัดการแพร่กระจายอย่างง่าย

จากการจำลองร่วมกับการทดลองที่เกี่ยวข้องกับการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ Joester และเพื่อนร่วมงานเปิดเผยว่าการไล่ระดับสารเคมีเหล่านี้สร้างรูปแบบความเครียดในเคลือบฟัน ซึ่งอาจมีส่วนรับผิดชอบต่อความยืดหยุ่นเชิงกลสูงของวัสดุ อย่างไรก็ตาม สิ่งเจือปนยังสามารถเพิ่มความสามารถในการละลายของวัสดุในสภาวะที่เป็นกรด ทำให้เสี่ยงต่อการผุกร่อนมากขึ้น การค้นพบของทีมสามารถนำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่สำคัญเกี่ยวกับการเติบโตของคริสตัลที่เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของเคลือบฟัน และวิธีที่สามารถควบคุมได้แบบเทียม หากทำได้สำเร็จ เทคนิคดังกล่าวอาจนำไปสู่การรักษาใหม่ๆ สำหรับผู้ที่ทุกข์ทรมานจากฟันผุ และนำไปสู่แนวทางใหม่ในการรักษาสุขภาพเคลือบฟันให้แข็งแรง

“หนึ่งในความต้องการที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการปลูกถ่ายแบบอิเล็กทรอนิกส์ทางชีวการแพทย์คือการจัดหาพลังงานไฟฟ้าที่ยั่งยืนสำหรับชีวิตที่มีสุขภาพที่ยืนยาวโดยไม่ต้องทำศัลยกรรมเปลี่ยนแบตเตอรี่” ผู้เขียนนำJongho Leeอธิบาย “ปัจจุบัน การขาดแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้จำกัดการทำงานและประสิทธิภาพของอุปกรณ์รากฟันเทียม หากเราสามารถรักษาพลังงานในร่างกายของเราได้เพียงพอ การปลูกถ่ายทางการแพทย์รูปแบบใหม่ที่มีการทำงานที่หลากหลายและประสิทธิภาพสูงก็สามารถพัฒนาได้”

พาวเวอร์แพตช์Lee และเพื่อนร่วมงานได้สร้าง

แพทช์แหล่งกำเนิดแสงจากอาร์เรย์ของไมโครไฟ LED ขนาดเล็ก AlGaInP ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ 3 V แบบธรรมดา ไมโครไฟ LED เปล่งแสงที่ 670 นาโนเมตร ซึ่งแทรกซึมผ่านเนื้อเยื่อประมาณ 2.5 มม. และสามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้ด้วยวัสดุจากเซลล์แสงอาทิตย์ เช่น GaAs (ซึ่งมีแถบความถี่ต่ำกว่าพลังงานโฟตอน)

แพทช์เปล่งแสงนักวิจัยได้สาธิตความเข้ากันได้ทางความร้อนและทางกลของแพทช์กับตัวอย่างผิวหนังก่อน จากนั้นเพื่อตรวจสอบศักยภาพของการถ่ายโอนพลังงาน พวกเขาได้ทดสอบระบบในหนูที่มีชีวิต พวกเขาประดิษฐ์เครื่องกระตุ้นแบบยืดหยุ่นขนาดเล็ก (1 × 0.65 ซม.) ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ GaAs ขนาด 4 × 8 ที่มีพื้นที่ใช้งานรวม 11.1 มม. 2และแบตเตอรี่ขนาดเล็กแบบชาร์จซ้ำได้ พวกเขาฝังเครื่องกระตุ้นผ่านแผลในผิวหนังของสัตว์แล้ววางแผ่นแปะแหล่งกำเนิดแสงไว้บนพื้นผิว

เมื่อนักวิจัยเปิดแพทช์แหล่งกำเนิดแสง โฟตอนที่ปล่อยออกมาสามารถเจาะเนื้อเยื่อของสัตว์ได้สำเร็จและถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สายไปยังเครื่องกระตุ้นที่ฝังไว้ กำลังที่ส่งผ่านผิวหนังคือ 8.2 μW – มากกว่าการใช้พลังงานที่จำเป็นของเครื่องกระตุ้นที่สร้างขึ้นเอง (ประมาณ 2.3 μW) พลังนี้เพียงพอที่จะสร้างพัลส์กระตุ้นเป็นระยะๆ เช่นเดียวกับการชาร์จไมโครแบตเตอรีในตัว พวกเขาสังเกตเห็นว่าแม้หลังจากปิดแผ่นแปะแหล่งกำเนิดแสง (ที่ 106 นาที) เครื่องกระตุ้นจะทำงานเพิ่มอีก 90 นาทีโดยใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ที่ชาร์จแล้ว

ทีมงานยังแสดงให้เห็นว่าเครื่องกระตุ้นที่ฝังสามารถควบคุมอัตราการเต้นของหัวใจของเมาส์ในหัวใจเต้นช้า (ช้ากว่าอัตราการเต้นของหัวใจปกติ) ในขณะที่ขับเคลื่อนแบบไร้สายโดยแพทช์ที่ติดผิวหนัง เครื่องกระตุ้นสร้างพัลส์ด้วยความถี่ 3.3 Hz ทันทีที่สายนำเอาท์พุตของเครื่องกระตุ้นสัมผัสกับเอเทรียมด้านขวาและช่องซ้าย หัวใจของสัตว์เริ่มเต้นเป็นประจำที่ประมาณ 3.3 เฮิรตซ์

เครื่องกระตุ้นหัวใจในเชิงพาณิชย์ต้องใช้กำลังตั้งแต่ 1 ถึง 10 μW ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงาน นักวิจัยชี้ให้เห็นว่ากำลังที่ถ่ายโอนโดยอุปกรณ์ optoelectronic ที่ปรับแต่งเอง (ที่มีพื้นที่ photovoltaic ที่ใช้งานอยู่ 11.1 มม. 2 ) อยู่แล้วภายในช่วงนี้ และเครื่องกระตุ้นหัวใจที่ต้องการ 10 μW จะต้องมีพื้นที่ใช้งานขั้นต่ำ 13.5 มม. 2

Credit : churchsitedirectory.com cialis12superactive.com cialis9superactive.com cialis9superactiveonline.com cnerg.org