Ученые сообщают, что им удалось создать искусственную эмаль, которая прочнее и долговечнее настоящей. Исследование было опубликовано в журнале Science.
В новом исследовании ученые попытались имитировать сборку эмали в природе. Вместо пептидов и других биологических инструментов они использовали экстремальные температуры, чтобы привести материал в упорядоченное состояние. Команда создала свой новый материал из гидроксиапатитовой проволоки – того же минерала, из которого состоит настоящая эмаль. Но в отличие от большинства других синтетических эмалей, исследователи заключили проволоки в податливое покрытие на основе металла.
По словам соавтора исследования Николая Котова, инженера-химика из Мичиганского университета в Анн-Арборе, это покрытие на кристаллических проволоках является секретным ингредиентом, который делает искусственную эмаль такой прочной. Покрытие уменьшает вероятность поломки проводов, поскольку мягкий материал вокруг них может поглотить любое сильное давление или удар.
Хотя провода в натуральной эмали имеют покрытие с высоким содержанием магния, исследователи перешли на оксид циркония, который является чрезвычайно прочным и при этом нетоксичным, говорит Котов. В результате получился материал, похожий на эмаль, который можно было резать по форме с помощью пилы с алмазным диском.
Проволоки нового материала не вплетены в сложную трехмерную архитектуру натуральной эмали, отмечает Джанет Морадиан-Олдак, химик из Школы стоматологии Университета Южной Калифорнии, которая не принимала участия в исследовании. Тем не менее по ее словам, структура параллельных проводов немного ближе к настоящей эмали, чем предыдущие попытки.
Чтобы измерить твердость и эластичность новой искусственной эмали, исследователи отрезали кусочек эмали и давили на него до тех пор, пока надрез не превратился в трещину. Давление на разрыв и длина трещины позволили определить прочность и устойчивость эмали к деформации.
Они также проверили, насколько легко было протолкнуть эмаль внутрь с помощью заточенного алмазного наконечника. Когда сравнили искусственную эмаль с естественной зубной эмалью в этих тестах, обнаружили, что выращенная в лаборатории версия превосходит свой естественный аналог в шести различных областях, включая эластичность и способность поглощать вибрации, сообщает команда.
