Lapisan enamel merupakan bagian gigi paling luar yang memiliki struktur terkuat atau paling keras dalam tubuh manusia. Bagian yang kontak secara mekanis berfungsinya untuk melindungi bagian dalam gigi agar tidak terpapar oleh struktur, suhu, dan senyawa kimia dari makanan dan minuman yang dikonsumsi.
Meski memiliki struktur yang kuat, enamel tetap dapat mengalami kerusakan, baik secara kimiawi maupun mekanis. Kerusakan umumnya disebabkan oleh kurang rutin atau cermat menjaga kesehatan dan kebersihan gigi.
Untuk memperbaiki enamel yang rusak ilmuwan menciptakan enamel buatan menambal bagian gigi yang yang rusak. Para peneliti gabungan dari berapa universitas berhasil merancang enamel buatan yang bahkan lebih keras dan lebih tahan lama daripada enamel asli.
Seorang insinyur biomedis di Universitas Nottingham, Alvaro Mata, mengatakan jaringan yang paling keras dalam tubuh manusia cukup kuat untuk menahan penyok, namun cukup elastis untuk tidak retak selama beberapa dekade penghancuran rahang.
"Penemuan ini adalah lompatan ke depan yang jelas," kata dia seperti dikutip dari laman science.org.
Selama ini enamel sulit untuk ditiru karena strukturnya memiliki banyak mode pengorganisasian, seperti serat wol yang dipintal menjadi benang dan kemudian dirajut menjadi sweater rajutan kabel. Atom kalsium, fosfor, dan oksigen harus bersatu dalam pola yang kompleks dan berulang untuk membentuk kabel kristal.
Sel-sel penghasil email merakit lapisan yang kaya magnesium di sekitar kabel tersebut, yang kemudian dijalin bersama untuk membentuk bahan yang kuat. Selanjutnya disusun menjadi struktur yang menyerupai tandan dan lilitan.
Sebelumnya, para peneliti yang mencoba membangun enamel buatan telah berjuang untuk mencapai tingkat organisasi. Di masa lalu, para peneliti telah mencoba menggunakan peptida rantai pendek asam amino seperti yang digunakan sel untuk membangun protein untuk memandu pembentukan kabel kristal. Tetapi mereka belum dapat mengatur kabel ke dalam struktur kompleks yang diperlukan untuk elastisitas dan kekerasan email.
Tiru Email Alami
Dalam studi baru, para ilmuwan mencoba meniru susunan email alam. Namun mereka tidak lagi menggunakan peptida dan alat biologis lainnya, namun menggunakan suhu ekstrem untuk mengarahkan kabel ke dalam formasi yang teratur.
Seperti konstruksi enamel buatan sebelumnya, tim membangun bahan barunya dari kawat hidroksiapatit mineral. Bahan yang sama dalam menciptakan enamel asli. Tetapi tidak seperti kebanyakan enamel sintetis lainnya, para peneliti membungkus kabel dalam lapisan berbasis logam yang dapat ditempa.
"Lapisan pada kabel kristal ini adalah bahan rahasia yang membuat enamel buatan ini begitu tangguh," kata rekan penulis studi seorang insinyur kimia di University of Michigan, Ann Arbor Nicholas Kotov.
Lapisan tersebut membuat kabel tidak mudah putus, karena bahan lembut di sekitarnya dapat menyerap tekanan atau guncangan yang kuat. Meskipun kabel dalam enamel alami memiliki lapisan yang kaya magnesium, para peneliti meningkatkan ke zirkonium oksida, yang sangat kuat. Bahan ini hanya dapat dipotong menjadi bentuk dengan gergaji bermata berlian.
"Kawat material baru tidak menyatu dengan arsitektur 3D yang kompleks dari enamel alami. Tapi struktur kabel paralel sedikit lebih dekat dengan email asli daripada upaya sebelumnya," tutur Janet Moradian-Oldak ahli kimia protein di Fakultas Kedokteran Gigi University of Southern California yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.
Untuk mengukur kekerasan dan elastisitas email buatan tersebut, para peneliti memotong dan memberikan tekanan hingga takik menyebar ke dalam retakan. Tekanan rekahan dan panjang retakan memungkinkan peneliti menentukan ketangguhan dan ketahanan regangan email. hay/I-1
