¿Cómo dura el esmalte dental toda la vida?

El esmalte dental es la sustancia más dura del cuerpo humano, pero, hasta ahora, nadie sabía cómo logró durar toda la vida. Los autores de un estudio reciente concluyen que el secreto del esmalte reside en la alineación imperfecta de los cristales.

Si nos cortamos la piel o nos rompemos un hueso, estos tejidos se repararán solos; Nuestros cuerpos son excelentes para recuperarse de una lesión.

Sin embargo, el esmalte dental no puede regenerarse y la cavidad oral es un ambiente hostil.

Cada hora de la comida, el esmalte se somete a un estrés increíble; También resiste cambios extremos tanto en el pH como en la temperatura.

A pesar de esta adversidad, el esmalte dental que desarrollamos de niño permanece con nosotros a lo largo de nuestros días.

Los investigadores llevan mucho tiempo interesados en cómo el esmalte logra mantenerse funcional e intacto durante toda la vida.

Como uno de los autores del último estudio, la profesora Pupa Gilbert, de la Universidad de Wisconsin – Madison, dice: “¿Cómo previene el fracaso catastrófico?”

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Los secretos del esmalte.
La importancia de la orientación del cristal.

Los secretos del esmalte.

Con la ayuda de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge y la Universidad de Pittsburgh, PA, el profesor Gilbert examinó detalladamente la estructura del esmalte.

El equipo de científicos ha publicado los resultados de su estudio en la revista Nature Communications .

El esmalte se compone de las llamadas varillas de esmalte, que consisten en cristales de hidroxiapatita. Estas varillas de esmalte largas y delgadas tienen alrededor de 50 nanómetros de ancho y 10 micrómetros de largo.

Mediante el uso de tecnología de imagen de vanguardia, los científicos pudieron visualizar cómo se alinean los cristales individuales en el esmalte dental. La técnica, que diseñó el profesor Gilbert, se llama mapeo de contraste de imágenes dependientes de polarización (PIC).

Antes de la llegada del mapeo PIC, era imposible estudiar el esmalte con este nivel de detalle. “[Usted] puede medir y visualizar, en color, la orientación de nanocristales individuales y ver muchos millones de ellos a la vez”, explica el profesor Gilbert.

“La arquitectura de los biominerales complejos, como el esmalte, se vuelve inmediatamente visible a simple vista en un mapa PIC”.

Cuando vieron la estructura del esmalte, los investigadores descubrieron patrones. “En general, vimos que no había una sola orientación en cada barra, sino un cambio gradual en las orientaciones de cristal entre nanocristales adyacentes”, explica Gilbert. “Y luego la pregunta fue: ‘¿Es esta una observación útil?'”

La importancia de la orientación del cristal.

Para probar si el cambio en la alineación de los cristales influye en la forma en que el esmalte responde al estrés , el equipo reclutó la ayuda del profesor Markus Buehler del MIT. Usando un modelo de computadora, simularon las fuerzas que experimentarían los cristales de hidroxiapatita cuando una persona mastica.

Dentro del modelo, colocaron dos bloques de cristales uno al lado del otro para que los bloques se tocaran a lo largo de un borde. Los cristales dentro de cada uno de los dos bloques estaban alineados, pero donde entraron en contacto con el otro bloque, los cristales se encontraron en ángulo.

A lo largo de varias pruebas, los científicos alteraron el ángulo en el que se encontraban los dos bloques de cristales. Si los investigadores alinearan perfectamente los dos bloques en la interfaz donde se encontraron, aparecería una grieta cuando aplicaran presión.

Cuando los bloques se encontraron a 45 grados, fue una historia similar; Una grieta apareció en la interfaz. Sin embargo, cuando los cristales solo estaban ligeramente desalineados, la interfaz desvió la grieta y evitó que se extendiera.

Este hallazgo estimuló una mayor investigación. Luego, el Prof. Gilbert quería identificar el ángulo perfecto de interfaz para la máxima resistencia. El equipo no podía usar modelos de computadora para investigar esta pregunta, por lo que la profesora Gilbert confió en la evolución. “Si hay un ángulo ideal de desorientación, apuesto a que es el que tenemos en la boca”, decidió.

Para investigar, la coautora Cayla Stifler regresó a la información de mapeo PIC original y midió los ángulos entre los cristales adyacentes. Después de generar millones de puntos de datos, Stifler descubrió que 1 grado era el tamaño más común de desorientación, y el máximo era 30 grados.

Esta observación coincidió con la simulación: los ángulos más pequeños parecen ser más capaces de desviar las grietas.

¿Cómo dura el esmalte dental toda la vida?

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La importancia de la orientación del cristal.

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