مینا، پوشش بیرونی سخت دندان، سخت ترین ماده در بدن انسان است. همچنین تکثیر مصنوعی آن بسیار دشوار است. در طول تاریخ، دندانپزشکان دندان های آسیب دیده و پوسیده را با همه چیز از موم زنبور عسل گرفته تا کامپوزیت های جیوه و مواد مدرن مبتنی بر سرامیک یا رزین ترمیم کرده اند. اما آنها ممکن است به زودی یک گزینه مصنوعی داشته باشند که بسیار نزدیکتر به چیز واقعی باشد.
گروهی از مهندسان شیمی و سازه ماده جدیدی را اختراع کرده‌اند که خواص اساسی مینا را تقلید می‌کند: این ماده قوی و نیز کمی حالت کشانی دارد. این ماده همه کاره می‌تواند به طور بالقوه برای تقویت استخوان‌های شکسته، ساخت ضربان‌سازهای بهتر و فراتر از جایگزینی مینای دندان، با ایجاد «دندان‌های هوشمند»، پرکننده‌ها را به سطح بعدی برساند.
مینای طبیعی کار دشواری برای محافظت از دندان‌ها دارد که دائماً توسط باکتری‌های دهان، غذاهای اسیدی، جویدن و حتی صحبت کردن تحت فشار قرار می‌گیرند. با گذشت زمان، فرسودگی و پارگی اضافه می شود. نیکلاس کوتوف، مهندس شیمی در دانشگاه میشیگان و یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: «شما 60 سال یا حتی بیشتر از این دندان‌ها را حمل می‌کنید. بنابراین این یک تنش شیمیایی و مکانیکی بسیار زیاد است. و برخلاف استخوان، مینای دندان توسط بدن انسان قابل بازسازی نیست.
ترکیب حیاتی مینا از چقرمگی و انعطاف پذیری برای تکثیر مشکل است. کوتوف توضیح می‌دهد: «معمولاً تولید مواد نرم آسان‌تر است. راز خواص متعادل مینای دندان در ساختار آن نهفته است. از میلیون‌ها میله فسفات کلسیم تشکیل شده است که فقط از طریق میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده هستند.
جانت مرادیان اولداک، بیوشیمی‌دان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی که در این تحقیق شرکت نداشت، می‌گوید: «وقتی آنها را کنار هم می‌گیرید، یک بسته مداد را تصور کنید». این آرایش به میله ها اجازه می دهد تا به جای شکستن، کمی تحت فشار فشرده شوند، در حالی که ساختار کلی را بسیار قوی نگه می دارد. مینای مصنوعی این پیکربندی را تقلید می‌کند و میله‌های فسفات کلسیم را با زنجیره‌های پلیمری انعطاف‌پذیر به هم متصل می‌کند.
محققان مواد جدید خود را به شکل دندان درآوردند، سپس آزمایش کردند که آیا در اثر گرما و فشار شدید ترک می خورد یا خیر. مرادیان اولداک می‌گوید: «در واقع روشی که این نویسندگان از مهندسی و شرایط سخت آزمایشگاهی برای تقلید از آنچه سلول‌ها و طبیعت انجام می‌دهند، استفاده می‌کنند بسیار زیبا است. در نهایت، تیم دریافتند که مینای مصنوعی می تواند نیروی بیشتری را نسبت به نوع طبیعی آن تحمل کند.
با این حال، ممکن است این ماده یک آنالوگ دندان کامل نباشد. توماس دیکویچ، محقق جمجمه صورت در دانشگاه A&M تگزاس که در مطالعه جدید شرکت نداشت، می‌گوید: «من در مقاله پاسخ زیادی برای تقلید از ساختار سه بعدی مینای دندان انسان نمی‌بینم». اما، او خاطرنشان می کند، این بدان معنا نیست که مفید نخواهد بود. حداقل برای بیومیمیک عملکردی، لازم نیست دقیقاً آنچه را که طبیعت انجام می‌دهد بازتولید کنید.
کوتوف خارج از پتانسیل آشکار خود در دندانپزشکی، این ماده را برای ساخت ضربان سازهای بهتر و ماندگارتر برای افراد مبتلا به بیماری قلبی یا تقویت استخوان در حال فروپاشی در افراد مبتلا به پوکی استخوان شدید تصور می کند. او می‌گوید که این ماده حتی می‌تواند برای ایجاد یک «دندان هوشمند» اصلاح شود، یک چاپر مصنوعی حاوی حسگرهایی که می‌تواند با گوشی هوشمند همگام شود. چنین دستگاهی می‌تواند تنفس و باکتری‌های دهان فرد را از نظر ناهنجاری کنترل کند، که به پزشکان اجازه می‌دهد تا قبل از اینکه بیمار از آنها آگاه شود، شرایطی مانند دیابت را تشخیص دهند.
جانت مرادیان اولداک، بیوشیمی‌دان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی که در این تحقیق شرکت نداشت، می‌گوید: «وقتی آنها را کنار هم می‌گیرید، یک بسته مداد را تصور کنید». این آرایش به میله ها اجازه می دهد تا به جای شکستن، کمی تحت فشار فشرده شوند، در حالی که ساختار کلی را بسیار قوی نگه می دارد. مینای مصنوعی این پیکربندی را تقلید می‌کند و میله‌های فسفات کلسیم را با زنجیره‌های پلیمری انعطاف‌پذیر به هم متصل می‌کند.
محققان مواد جدید خود را به شکل دندان درآوردند، سپس آزمایش کردند که آیا در اثر گرما و فشار شدید ترک می خورد یا خیر. مرادیان اولداک می‌گوید: «در واقع روشی که این نویسندگان از مهندسی و شرایط سخت آزمایشگاهی برای تقلید از آنچه سلول‌ها و طبیعت انجام می‌دهند، استفاده می‌کنند بسیار زیبا است. در نهایت، تیم دریافتند که مینای مصنوعی می تواند نیروی بیشتری را نسبت به نوع طبیعی آن تحمل کند.
با این حال، ممکن است این ماده یک آنالوگ دندان کامل نباشد. توماس دیکویچ، محقق جمجمه صورت در دانشگاه A&M تگزاس که در مطالعه جدید شرکت نداشت، می‌گوید: «من در مقاله پاسخ زیادی برای تقلید از ساختار سه بعدی مینای دندان انسان نمی‌بینم». اما، او خاطرنشان می کند، این بدان معنا نیست که مفید نخواهد بود. حداقل برای بیومیمیک عملکردی، لازم نیست دقیقاً آنچه را که طبیعت انجام می‌دهد بازتولید کنید.
کوتوف خارج از پتانسیل آشکار خود در دندانپزشکی، این ماده را برای ساخت ضربان سازهای بهتر و ماندگارتر برای افراد مبتلا به بیماری قلبی یا تقویت استخوان در حال فروپاشی در افراد مبتلا به پوکی استخوان شدید تصور می کند. او می‌گوید که این ماده حتی می‌تواند برای ایجاد یک «دندان هوشمند» اصلاح شود، یک چاپر مصنوعی حاوی حسگرهایی که می‌تواند با گوشی هوشمند همگام شود. چنین دستگاهی می‌تواند تنفس و باکتری‌های دهان فرد را از نظر ناهنجاری کنترل کند، که به پزشکان اجازه می‌دهد تا قبل از اینکه بیمار از آنها آگاه شود، شرایطی مانند دیابت را تشخیص دهند.
اما قبل از اینکه این ماده بتواند در مطب دندانپزشکی عرضه شود، مواد باید مقرون به صرفه، تولید انبوه و از نظر ایمنی و اثربخشی از نظر بالینی آزمایش شوند. مرادیان اولداک می‌گوید: «من از رویکردی که آنها استفاده می‌کنند تحت تأثیر قرار گرفته‌ام. “سوال این است که چقدر عملی است؟”
کوتوف می‌گوید که تیم او از ترکیبات کاملاً زیست‌سازگار در فرآیند ساخت استفاده کرده است، به این معنی که مینای مصنوعی از نظر تئوری باید برای انسان بی‌خطر باشد. او امیدوار است که در چند سال آینده شاهد استفاده از آن باشد، اما هیچ پیش‌بینی نمی‌کند. کوتوف با نقل قولی که به چهره هایی از جمله نیلز بور و یوگی برا نسبت داده شده است، می گوید: “پیش بینی هر چیزی بسیار دشوار است – به خصوص آینده.”
کوتوف می‌گوید که تیم او از ترکیبات کاملاً زیست‌سازگار در فرآیند ساخت استفاده کرده است، به این معنی که مینای مصنوعی از نظر تئوری باید برای انسان بی‌خطر باشد. او امیدوار است که در چند سال آینده شاهد استفاده از آن باشد، اما هیچ پیش‌بینی نمی‌کند. کوتوف با نقل قولی که به چهره هایی از جمله نیلز بور و یوگی برا نسبت داده شده است، می گوید: “پیش بینی هر چیزی بسیار دشوار است – به خصوص آینده.”