Как ученые исследуют древние стоматологические технологии

Опубликовано: 15.07.2014

Расширенные аналитические методы, основанные на радиоактивности и радиации, недавно помогли выяснить, что терапевтические пломбы использовались человечеством уже в каменном веке. Как часть команды, которая выполнила исследование, я работал с экспертами в области радиоуглеродного датирования, синхротронного излучения изображений, стоматологии, палео-антропологии и археологии. Наше открытие было основано на идентификации посторонних веществ на поверхности челюсти человека эпохи неолита. В мае 1911 года Йозеф Мюллер, натуралист из Триеста, нашел челюсть древнего человека в скалах пещеры возле села Lonche, расположенного в современной Словении. Он вынул клык, два премоляра и два первых моляра. Человеческие останки были доставлены в Музей естественной истории в Триесте (где Мюллер позже стал одним из директоров) и оставались там до сих пор. Исследование, опубликованное в 1936 году, включало анализ рентгенографии, но ничего особенного не заметило, что естественно, принимая во внимание плохое разрешение изображений того времени. Радиоуглеродный метод еще не был изобретен, поэтому даже установление возраста останков было расплывчатым. По общей оценке, считалось, что этот человек жил во времена каменного века, в соответствии с другими археологическими находками, в том числе останками вымерших животных и некоторыми глиняными артефактами. Мы изучили выполненные на современном оборудовании рентгеновские снимки челюсти из Lonche. На них видно положение продольной трещины, частично заполненной воском. Когда мы начали наше исследование, все инструменты, необходимые для неинвазивного исследования Человека Lonche, были уже доступны ученым. Сначала мы получили высокое разрешение 3D виртуального образа челюсти с использованием микро-метода рентгеновской компьютерной томографии, похожего на КТ, но с гораздо более высоким разрешением. Изображения показали, что на зубах расположены длинные вертикальные трещины. Кроме того, в области эмали они пошли так далеко, что создали большую полость, обнажая дентин (и, таким образом, вызывая страшную боль!). Для улучшения 3D-изображения мы использовали ускоритель частиц, который называется синхротрон. Этот большой прибор, Elettra, производит интенсивный поток рентгеновских лучей, значительно увеличивая производительность визуализации. Когда мы сосредоточили пучок синхротронного излучения на зубе, мы заметили, что какие-то посторонние материалы образуют тонкую крышку, которая заполнила полость. Мы извлекли незначительное количество наполнителя и использовали технологию, называемую инфракрасной спектрометрией (что иногда можно увидеть в телевизионных фильмах про расследования преступлений). Этот анализ дает «химические отпечатки пальцев», чтобы найти материалы, представляющие интерес. После нашего визуального осмотра, мы были уверены, что посторонние вещества — это своего рода природная смола, но инфракрасный анализ спектрометрии показал, что это пчелиный воск. Рентгеновские изображения с синхротронного излучения выявили детали зубных коронок: установили толщину наполнителя, потом определили его как пчелиный воск. Пчелиный воск точно заполняет мелкие полости в обнаженном дентине и верхней части трещины. Можно сделать вывод, что уже в такие древние времена стоматологи могли помочь устранить некоторые дефекты зубов.