Descubren la estructura interna de la dentina

Los túbulos dentales (cilindros huecos de color amarillo de un diámetro aproximado de 1mm)
están rodeados por capas mineralizadas de fibras de colágeno (barras de color marrón).
Estas diminutas nanopartículas minerales están incrustados en la malla de fibras de
colágeno y no son visibles aquí (Imagen: J. B. Forien, Julius Wolff Institute)

.30/06/2015 | News Latin America

by DT Latinoamérica
Un equipo interdisciplinario ha descubierto que las partículas minerales de la dentina se precomprimen y que esta tensión interna evita la propagación de fisuras y aumenta la resistencia de su bioestructura. El descubrimiento puede abrir nuevas posibilidades para el desarrollo de materiales de restauración más resistentes.

Los dientes humanos, sometido a fuerzas masivas, son uno de los materiales orgánicos más duros. Hasta la fecha, no se sabía en qué se basaba la alta resistencia a la ruptura que demostraba la dentina.

Los ingenieros utilizan muchas veces tensiones internas para reforzar materiales para usos técnicos específicos. Parece que nuestros dientes utilizan este mismo truco. A diferencia de los huesos, compuestos en parte de células vivas, los dientes humanos no pueden reparar los daños que sufren. Los dientes están hechos en su mayor parte de dentina, material similar al hueso que consiste de nanopartículas minerales. Estas nanopartículas minerales están incrustadas en fibras de proteína de colágeno, con las que están firmemente conectadas. Estas fibras se encuentran en las capas cada diente, por lo que son duros y resistentes a las agresiones. Sin embargo, no se sabía cómo detener la propagación de fisuras en los dientes.

Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Julius Wolff en Charité - Universidad de Berlín y colegas nacionales e internacionales, han examinado de cerca estas bioestructuras. El equipo realizó experimentos de estrés in situ en el sincrotrón de radiación BESSY II y analizó la orientación local de las nanopartículas minerales utilizando la herramienta de nano-imágenes de la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón en Grenoble.

El equipo descubrió que cuando las fibras de colágeno se contraen, las partículas minerales adheridas se comprimen cada vez más. "Nuestro grupo utilizó los cambios de humedad para demostrar cómo se produce el estrés en el mineral de las fibras de colágeno", explicó el Dr. Paul Zaslansky del Instituto Julius Wolff. "El estado comprimido ayuda a prevenir las fisuras y la compresión se lleva a cabo de tal manera que las grietas no pueden llegar fácilmente a la parte interna de los dientes, lo que podría dañar la pulpa sensible". De esta manera, el estrés de la compresión ayuda a prevenir que el diente se agriete.

Los científicos examinaron también qué pasa cuando se destruye por medio de calor el fuerte enlace proteico mineral. En ese caso, la dentina se vuelve mucho más débil. "Por lo tanto, creemos que el equilibrio de tensiones entre las partículas y la proteína es importante para la prolongada supervivencia de los dientes en boca", manifestó el científico Jean-Baptiste Forien.

Estos resultados pueden explicar por qué el reemplazo de dientes artificiales por lo general no funciona tan bien como los dientes sanos: son simplemente demasiado pasivos, ya que carecen de los mecanismos estructurales de los dientes naturales. Por consiguiente, los rellenos no pueden sostener las tensiones en la boca tan bien como los dientes naturales. "Nuestros resultados podrían inspirar el desarrollo de estructuras cerámica más duras para la reparación o el reemplazo de dientes", declaró Zaslansky.

El estudio, titulado "Tensiones de compresión residuales en nanopartículas minerales como posible origen de una mayor resistencia a las grietas en la dentina del diente humano" (Compressive residual strains in mineral nanoparticles as a possible origin of enhanced crack resistance in human tooth dentin), fue publicado en la revista "Nano Letters" en mayo.