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Los científicos muestran cómo la nanoestructura de la dentina detiene el agrietamiento de los dientes
Varias teorías han intentado explicar cómo nuestros dientes logran resistir el enorme estrés que les causamos todos los días de nuestras vidas. Ahora, un nuevo estudio muestra cómo las nanopartículas minerales y el colágeno circundante en la dentina dental responden al estrés de una manera que evita que las grietas se diseminen dentro de los dientes.
Tubos de dentina rodeados por una malla de fibras de colágeno en el que están incrustadas las nanopartículas minerales, no visibles en esta imagen.
Crédito de la imagen: Jean-Baptiste Forien Charité Universitätsmedizin Berlin
Normalmente, cuando el hueso se daña porque está formado en parte por células vivas, puede curarse mediante el crecimiento de tejido nuevo o la remodelación. Pero aunque los dientes son como huesos, no tienen esta facilidad. Entonces, ¿cómo pueden sobrevivir una vida de desgaste?
En el diario Nano LettersInvestigadores liderados por miembros de la Charité Universitätsmedizin Berlin en Alemania describen cómo examinaron las propiedades mecánicas de pequeñas estructuras de nanopartículas y fibras dentro de la dentina, la capa de material más blando y poroso que se encuentra debajo de la cubierta de esmalte, que es mucho más dura.
Los investigadores ya sabían que la dentina contiene pequeñas estructuras estratificadas de nanopartículas minerales incrustadas y firmemente adheridas a las fibras de proteína de colágeno.
Y si bien se pensó que estas capas de nanopartículas minerales y proteínas de colágeno endurecían los dientes y dañaban los daños, no estaba claro cómo evitaban que creciesen las grietas.
Las nanopartículas minerales en las estructuras de colágeno en la dentina son "precomprimidas"
El nuevo estudio revela que las nanopartículas están "precomprimidas" y es lo que impide que las grietas viajen, como explica el autor principal, el Dr. Paul Zaslansky, del Instituto Julius Wolff de la Charité:
"El estado comprimido ayuda a evitar que se formen grietas y descubrimos que la compresión tiene lugar de tal forma que las grietas no pueden alcanzar fácilmente las partes internas del diente, lo que podría dañar la pulpa sensible".
Los ingenieros utilizan la compresión para fortalecer los materiales industriales para trabajos que soportan tensiones, como engranajes y álabes de turbina. Ahora este estudio revela que la evolución puede haber llegado a esta solución en los dientes mucho antes que el hombre industrial.
Los investigadores examinaron las diminutas estructuras de la dentina dental utilizando rayos X y microenfocados de rayos X generados por avanzados equipos de difracción basados ??en sincrotrones, algunos de los cuales se basan en la instalación europea de radiación sincrotrón en Grenoble, Francia.
Alteraron la humedad de las muestras de dentina para cambiar sus propiedades mecánicas y estudiar cómo se generaba tensión en el material.
Descubrieron que cuando las fibras de colágeno se encogían, aumentaba la compresión en las nanopartículas minerales adheridas.
En pruebas posteriores, descubrieron que el calor debilita el vínculo entre las nanopartículas y las fibras, lo que hace que la dentina sea más frágil.
El estudio puede conducir a materiales cerámicos más duros para reemplazos dentales
El primer autor Jean-Baptiste Forien, estudiante de doctorado en el Instituto Julius Wolff, dice:
"Por lo tanto, creemos que el equilibrio de las tensiones entre las partículas y la proteína es importante para la supervivencia prolongada de los dientes en la boca".
El equipo sugiere que sus hallazgos pueden explicar por qué los reemplazos dentales artificiales no son tan resistentes como los dientes sanos y naturales. Quizás los materiales cerámicos son demasiado "pasivos" y no responden al estrés de la misma manera que las estructuras naturales precomprimidas.
El Dr. Zaslansky concluye:
"Nuestros resultados podrían inspirar el desarrollo de estructuras cerámicas más duras para la reparación o el reemplazo de dientes".
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