연구자들은 치아 법랑질의 개별 원자를 조사하여 우리가 나이를 먹으면서 치아에 어떤 일이 일어나는지 알아내고 있다

치아는 사람들이 먹는 음식을 분해하는 데 필수적이며, 에나멜로 보호되어 사람들이 씹을 때 겪는 엄청난 스트레스를 견뎌냅니다. 신체의 다른 재료와 달리 에나멜은 손상을 복구할 방법이 없으므로 나이가 들면서 시간이 지남에 따라 약해질 위험이 있습니다.

연구자들은 치아를 더욱 건강하고 오랫동안 유지할 수 있는 방법을 개발하기 위해 나이에 따라 법랑질이 어떻게 변하는지 이해하는 데 관심을 갖고 있습니다.

워싱턴 대학교와 태평양 북서부 국립 연구소의 한 연구팀은 두 개의 인간 치아에서 법랑질 샘플의 원자 구성을 조사했습니다. 하나는 22세의 치아이고 다른 하나는 56세의 치아입니다. 노인의 샘플에는 식수와 치약에서 흔히 발견되는 불소 이온이 더 많이 포함되어 있었습니다. 법랑질을 보호하는 방법으로 첨가됩니다(최근 식수에 첨가하는 것이 뉴스에서 화제가 되었습니다).

연구팀은 12월 19일 Communications Materials 에 이러한 연구 결과를 발표했습니다 . 이것은 개념 증명 연구이지만, 이러한 결과는 사람들이 나이를 먹으면서 불소가 어떻게 흡수되어 법랑질에 통합되는지에 대한 의미를 가지고 있다고 연구자들은 말했습니다.

"우리는 사람들이 나이가 들면서 치아가 더 부서지기 쉽다는 것을 알고 있습니다. 특히 균열이 시작되는 바로 바깥쪽 표면 근처에서요." UW 재료 과학 및 공학 박사 과정생이자 PNNL 박사 인턴인 저자 잭 그림이 말했습니다. "이것에는 여러 가지 요인이 있습니다. 그 중 하나는 미네랄 함량의 구성입니다. 우리는 미네랄 함량이 정확히 어떻게 변하는지 이해하는 데 관심이 있습니다. 그리고 그것을 보고 싶다면 원자의 규모를 살펴봐야 합니다."

법랑질은 주로 인간 머리카락 굵기보다 만 배나 작은 반복적인 구조로 배열된 광물로 이루어져 있습니다.

"과거에 우리 연구실에서 한 모든 일은 훨씬 더 큰 규모였습니다. 아마도 인간 머리카락의 10분의 1 크기였을 겁니다." 공동 수석 저자인 UW 재료 과학 및 공학 교수인 드웨인 아롤라가 말했습니다. "그 규모에서는 에나멜 결정 구조의 상대적인 무기질 및 유기질 부분의 분포를 보는 것은 불가능합니다."

그림은 이러한 구조의 원자 구성을 조사하기 위해 PNNL의 재료 과학자인 아룬 데바라즈와 협력하여 "원자 탐침 단층촬영법"이라는 기술을 사용했습니다. 이 기술을 통해 연구자들은 샘플의 공간에 있는 각 원자의 3D 지도를 얻을 수 있습니다.

연구팀은 연구에서 두 개의 치아에서 각각 세 개의 샘플을 채취한 다음 작고 반복적인 구조의 세 가지 다른 영역에서 원소 구성의 차이를 비교했습니다. 세 영역은 구조의 핵심, 핵심을 코팅하는 "껍질", 껍질 사이의 공간입니다.

오래된 치아의 샘플에서 불소 수치는 대부분 영역에서 더 높았습니다. 그러나 껍질 영역에서 특히 높았습니다.

"우리는 치약과 식수를 통해 불소에 노출되고 있지만, 아무도 이 규모에서 실제 치아에서 그것을 추적할 수 없었습니다. 그 불소가 실제로 시간이 지남에 따라 흡수되고 있을까요? 이제 우리는 그 그림을 그릴 수 있게 되었습니다." UW의 구강 건강 과학과 재료 과학 및 공학 부서의 박사후 연구원인 공동 저자인 카메론 렌테리아가 말했습니다. "물론 이상적인 샘플은 불소화된 물과 불소화되지 않은 물을 마실 때마다 기록한 사람의 치아와 얼마나 많은 산성 음식과 음료를 섭취했는지 기록한 사람의 치아가 되겠지만, 실제로는 불가능합니다. 그래서 이것이 시작점입니다."

연구팀은 이 연구의 핵심은 이 작업의 학제간적 성격이라고 밝혔습니다.

"저는 야금학을 전공했고, 2015년 드웨인을 만나기 전까지는 생체재료를 연구하지 않았습니다. 우리는 전문 분야 간의 잠재적 시너지에 대해 이야기하기 시작했습니다. 생체재료가 어떻게 작동하는지 이해하기 위해 이 작은 규모를 어떻게 살펴볼 수 있는지에 대해 이야기했습니다." 데바라즈가 말했습니다. "그리고 2019년에 잭이 박사 과정 학생으로 그룹에 합류하여 이 문제를 심층적으로 살펴보도록 도와주었습니다. 학제간 과학은 혁신을 촉진할 수 있으며, 나이가 들면서 치아에 어떤 일이 일어나는지에 대한 정말 흥미로운 질문을 계속 다루기를 바랍니다."

연구자들이 관심 있는 연구 중 하나는 법랑질의 단백질 구성이 시간이 지남에 따라 어떻게 변하는가 하는 것입니다.

"우리는 법랑질의 유기물 함량 분포를 파악하고 법랑질에 존재하는 미량의 단백질이 실제로 나이가 들면서 사라지는지 알아보려고 했습니다. 하지만 이러한 결과를 살펴보았을 때 가장 눈에 띄는 것은 결정 구조 주변의 불소 분포였습니다." Arola가 말했습니다. "저는 아직 노화가 치아에 전반적으로 어떤 영향을 미치는지에 대한 공익 광고가 없다고 생각합니다. 아직은 의견이 분분합니다. 치과에서 전하는 메시지는 매우 강력합니다. 충치 가능성을 퇴치하려면 불소나 불소화 제품을 활용해야 합니다."

PNNL의 박사후 연구원인 Semanti Mukhopadhyay도 이 논문의 공동 저자입니다. 이 연구는 National Institutes of Health, Colgate-Palmolive Company 및 PNNL과 UW 간의 뛰어난 대학원 연구 프로그램에서 자금을 지원받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241219190318.htm