A fogzománc titka

Egy összetett, fonatszerű rétegekből álló rendszernek köszönhetjük fogaink terhelhetőségét. A Gerold Schneider vezette csapat ezt a következtetést vonta le a Hamburg-Harburg Műszaki Egyetemen. Mint kiderült, a különleges tulajdonságok hátterében a kemény és puha anyagok együttes jelenléte áll.

A fogzománc a fog külső rétege, amely egyúttal a legkeményebb és legellenállóbb biológiai anyag hírében is áll. Hogy pontosan mi rejlik ennek az ámulatba ejtő ellenálló képességnek a hátterében, azt ez idáig nem tudtuk pontosan. A kutatók pásztázó elektronmikroszkóppal jártak a kérdés után, mellyel különböző fogzománc rétegeket vizsgáltak makro-, mikro- és nanoszinten egyaránt. A struktúrákon kívül megvizsgálták a teherbírást is, melynek során ráébredtek, hogyan befolyásolja a komplex felépítés a fog mechanikus tulajdonságait.

A keménység és a különleges tulajdonságok kulcsa a különböző keménységű anyagok egymáshoz viszonyított hierarchikus és a természet által „okosan átgondolt” felépítése. Az evolúció azt az elvet követte, hogy minél hálózatosabban, minél jobban egymásba fonódva kapcsolódnak egymáshoz a különböző tulajdonságú építőelemek, annál stabilabb és masszívabb anyagot, jelen esetben fogzománcot kapunk. A kutatási projektben meghatározó szerepet betöltő Sabine Bechtle elárulta, hogy 10.000-szeres nagyítás alatt a fogzománc az első rétegében különálló rostokból áll. Ezek rostkötegekbe rendeződnek, amelyek aztán fonatszerkezetet alkotnak. Bechtle szerint a legnagyobb merevség és szilárdság nanoszinten figyelhető meg.

Kicsit hasonló ez ahhoz, mintha különböző tulajdonságú pászmákból álló drótkötelekből akarnánk szövetet készíteni. Valószínűleg jó masszív, de ugyanakkor rugalmas is lenne egy ilyen szövet, és ha használat közben el is szakadna néhány pászma, vagy kötél, attól még egyben maradna a szövet.  Csupán annyi történne vele, mint egy ruhadarabbal, amellyel kissé beleakadtunk egy kiálló csavarvégbe és kihúzódott egy szála. Tehát gyakorlati kár nem érné.  A fog, bármilyen hihetetlen, éppen így épül fel. 

A felfedezés nem csak azért fontos, mert sokunk kíváncsiságát kielégíti, hogy mit eszik a fognyüvő manó, hanem mert a technika és az ipar világában mindig nagy igény mutatkozik erős és kiváló teherbírású anyagokra. Így elég lesz lemásolnunk a természetet, mint már oly sokszor, és hihetetlen teherbírású szintetikus anyagokat fejleszthetünk.

Gerold Schneider (Technische Universität Hamburg-Harburg) et al.: Pressemitteilung der Technischen Universität Hamburg-Harburg

Ivicsics Miklós