परमाणु इमेजिंग पाता जड़ से दाँत क्षय — ScienceDaily


के बीच एक सहयोग से शोधकर्ताओं कॉर्नेल विश्वविद्यालय, नॉर्थवेस्टर्न विश्वविद्यालय और वर्जीनिया विश्वविद्यालय संयुक्त पूरक इमेजिंग तकनीक का पता लगाने के लिए परमाणु की संरचना मानव तामचीनी उजागर, छोटे रासायनिक दोषों में मूलभूत बिल्डिंग ब्लॉक की हमारे दांत. निष्कर्ष मदद कर सकता है, वैज्ञानिकों को रोकने या संभवतः रिवर्स दाँत क्षय.

टीम के कागज, “रासायनिक ढ़ाल में मानव तामचीनी Crystallites,” जुलाई को प्रकाशित 1 में प्रकृति. कॉर्नेल के योगदान के नेतृत्व में किया गया था लीना Kourkoutis, एसोसिएट प्रोफेसर में आवेदन किया है और इंजीनियरिंग भौतिकी. Derk Joester, प्रोफेसर, सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के पश्चिमोत्तर में निर्देशित अनुसंधान.

कागज के सह-प्रमुख लेखकों में हैं पश्चिमोत्तर डॉक्टरेट छात्र करेन DeRocher और postdoctoral शोधकर्ता पॉल Smeets.

धन्यवाद करने के लिए इसकी उच्च खनिज गिनती, दाँत तामचीनी एक मजबूत पदार्थ है कि कर सकते हैं की कठोरता को झेलने चबाने, हालांकि अत्यधिक एसिड मुंह में कर सकते हैं इसे बनाने की चपेट में क्षय करने के लिए. जबकि वैज्ञानिकों ने पहले से peeked में crystallites रचना कि तामचीनी, nanoscale के चित्र इसकी संरचना और रासायनिक संरचना किया गया है से आने के लिए कठिन. में एक विधि है, स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, या स्टेम, इलेक्ट्रॉनों की एक बीम गोली मार दी है के माध्यम से एक नमूना है. लेकिन प्रक्रिया है कि अपनी सीमा होती है.

“तामचीनी यंत्रवत् एक बहुत, बहुत मजबूत सामग्री है, लेकिन जब आप इसे डाल में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, यह करने के लिए बहुत संवेदनशील इलेक्ट्रॉन बीम,” Kourkoutis कहा. “तो के लिए की तुलना में क्रिस्टलीय सामग्री है कि आप में खोजने इलेक्ट्रॉनिक्स, उदाहरण के लिए, आप कर सकते हैं केवल एक अंश के इलेक्ट्रॉनों की संख्या में एक तामचीनी क्रिस्टल. सामान्य रूप से, नीचे धक्का करने के लिए परमाणु पैमाने पर आप का मतलब है डाल करने के लिए और अधिक इलेक्ट्रॉनों में सामग्री. लेकिन अगर यह हर्जाना से पहले सामग्री के बारे में जानकारी पाने के बाहर है, तो आप खो रहे हैं.”

हाल के वर्षों में, Joester के पश्चिमोत्तर समूह है imaged संवेदनशील जैविक सामग्री के साथ परमाणु जांच टोमोग्राफी, एक प्रक्रिया है कि अनिवार्य रूप से स्ट्रिप्स परमाणुओं एक नमूना की सतह एक समय में एक और reconstructs सामग्री की संरचना.

एक ही समय में, कॉर्नेल के शोधकर्ताओं PARADIM (मंच के लिए त्वरित प्राप्ति, विश्लेषण और खोज के इंटरफ़ेस सामग्री), एक राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन-समर्थित उपयोगकर्ता सुविधा, उन्नत है एक के रूप में कम तापमान इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी कर सकते हैं कि छवि के परमाणु संरचना के विकिरण के प्रति संवेदनशील नमूने हैं । तकनीक भी कर सकते हैं सुरक्षित रूप से मानचित्र एक नमूना की रासायनिक संरचना को मापने के द्वारा कितना ऊर्जा खो दिया है, जब इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत परमाणुओं.

“जब आप काम कम तापमान पर, सामग्री हो जाता है, और अधिक मजबूत के खिलाफ इलेक्ट्रॉन बीम की क्षति,” कहा Kourkoutis, जो निर्देशन PARADIM के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी सुविधा है । “हम अब कर रहे हैं काम करने पर बीच चौराहे के घटनाक्रम में भौतिक विज्ञान है, जो धक्का दिया इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए परमाणु पैमाने पर और विकास में जीवन विज्ञान में क्रायोजेनिक क्षेत्र।”

दो विश्वविद्यालय समूहों जुड़ा हुआ है के बाद Smeets, के एक सदस्य Joester के समूह में भाग लिया PARADIM की गर्मियों में स्कूल पर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में 2017. वहाँ, वह सीखा कैसे PARADIM के क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी क्षमताओं के पूरक सकता पश्चिमोत्तर मानव तामचीनी परियोजना है ।

Smeets के साथ काम किया Kourkoutis’ डॉक्टरेट छात्रों Berit Goodge और माइकल Zachman, पीएच. डी. ’18, co-के लेखक नए कागज. समूह का प्रदर्शन क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी पर तामचीनी के नमूने थे कि ठंडा तरल नाइट्रोजन के साथ चारों ओर करने के लिए 90 kelvins, या शून्य से 298 डिग्री फारेनहाइट है.

के संयोजन के द्वारा उनके पूरक तकनीक, कॉर्नेल और पश्चिमोत्तर शोधकर्ताओं में सक्षम थे करने के लिए, छवि एक तामचीनी स्फटिक और अपने hydroxylapatite परमाणु जाली. लेकिन सभी नहीं था क्रिस्टल स्पष्ट: जाली निहित अंधेरे विकृतियों — की वजह से दो nanometric परतों के साथ मैग्नीशियम, के रूप में अच्छी तरह के रूप में सोडियम, फ्लोराइड और कार्बोनेट आयन अशुद्धियों के पास का मूल क्रिस्टल.

अतिरिक्त मॉडलिंग की पुष्टि की अनियमितताओं कर रहे हैं, एक स्रोत के तनाव में crystallite. विडंबना यह है कि इन अनियमितताओं और तामचीनी की कोर-खोल वास्तुकला भी हो सकता है में एक भूमिका निभा मजबूत तामचीनी बनाने, इसे और अधिक लचीला.

शोधकर्ताओं का कहना है निष्कर्ष करने के लिए नेतृत्व सकता के लिए नए उपचार को मजबूत बनाने के तामचीनी और मुकाबला करने में cavities के.

“के आधार पर क्या हम की खोज की है, मुझे विश्वास है कि परमाणु जांच टोमोग्राफी और correlative इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी भी होगा पर जबरदस्त प्रभाव के बारे में हमारी समझ कैसे तामचीनी रूपों, और कैसे जैसे रोगों दाढ़ कृन्तक hypomineralization बाधित इस प्रक्रिया,” Joester कहा.

और मुंह ही नहीं कर रहे हैं के लाभार्थियों क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी. Kourkoutis भी इस प्रक्रिया का उपयोग कर जांच के लिए रसायन विज्ञान में ऊर्जा प्रणालियों, इस तरह के रूप में बैटरी और ईंधन की कोशिकाओं के होते हैं कि एक मिश्रण का नरम इलेक्ट्रोलाइट्स और इलेक्ट्रोड सामग्री ।

अनुसंधान द्वारा समर्थित किया गया था स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों के राष्ट्रीय संस्थान, दंत चिकित्सा और Craniofacial रिसर्च, राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन और वर्जीनिया विश्वविद्यालय के.



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