Согласно статистике, кариес поражает зубы около 3,5 млрд людей — немногим меньше половины населения планеты. Он возникает из-за активности бактерий, которые перерабатывают простейшие углеводы (сахара) в кислоты. Они, в свою очередь, уже разрушают зубную эмаль, а затем поражают более глубокие ткани зуба. До сих пор у экспертов не было понимания того, как же происходит начальная стадия поражения эмали — на уровне отдельных нанокристаллов апатита. Но теперь ответ есть — его дали российские ученые.
Специалисты из Воронежского государственного университета решили исследовать твердые ткани зубов при помощи синхротронной инфракрасной наноспектроскопии. Суть метода в том, что сначала предметы облучаются ИК-светом от синхротрона (ускоритель частиц), а после на атомно-силовом микроскопе измеряется локальное поглощение ИК-света образцами в наномасштабном разрешении. Это дает возможность изучить, что происходит с наноструктурой испытываемого объекта.
В ходе исследования человеческих зубов с кариесом ученые взяли как здоровые образцы эмали, так и пораженные. Сперва их проанализировали под обычным оптическим микроскопом, чтобы подтвердить наличие кариеса с оценкой его внешнего проявления. Изучение микроструктуры показало: здоровая эмаль является гладкой и ровной, она состоит из плотно упакованных нанокристаллов апатита; в местах поражения кариесом апатит практически отсутствует — имеются лишь его небольшие «островки».
После, задействовав синхротронную инфракрасную наноспектроскопию, эксперты получили спектры поглощения ИК-света здоровыми и больными зубами. Как итог, в диапазоне длин волн 1150−1090 обратных сантиметров выяснилось, что из-за кариеса кристаллическая решетка апатита деформирована, а количество находящихся в ней фосфатов увеличено с 3% нормы до 25%. Всё из-за кислот, производимых бактериями в ротовой полости. Новый подход помог изучить строение и нарушения в тканях, что недостижимо при помощи оптического микроскопа.
Как рассказал Павел Середин, заведующий кафедрой физики твердого тела и наноструктур Воронежского государственного университета, полученные данные позволят предложить новые методики профилактики кариеса. Также это поможет перейти к «…персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения, которые входят в приоритетные направления развития нашей страны».
Тем временем исследователи впервые смогли увидеть, что происходит с мозгом человека, когда у него возникает чувство любопытства.