Si nos cortamos la piel o nos rompemos un hueso, estos tejidos se repararán por sí mismos; 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.
En cada comida, el esmalte se somete a un estrés increíble; también enfrenta cambios extremos tanto en el pH como en la temperatura.
A pesar de esta adversidad, el esmalte dental que desarrollamos cuando somos niños nos acompaña a lo largo de nuestra vida.
Los investigadores han estado interesados durante mucho tiempo en cómo el esmalte logra mantenerse funcional e intacto durante toda una vida.
Como uno de los autores del último estudio, el profesor Pupa Gilbert de la Universidad de Wisconsin-Madison, lo explica: «¿Cómo evita un fracaso catastrófico?»
Los secretos del esmalte
Con la ayuda de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge y de la Universidad de Pittsburgh, Pensilvania, el profesor Gilbert examinó detenidamente la estructura del esmalte.
El equipo de científicos ha publicado ahora los resultados de su estudio en la revista Nature Communications.
El esmalte está compuesto por lo que se conocen como varillas de esmalte, que consisten en cristales de hidroxiapatita. Estas varillas de esmalte son largas y delgadas, con alrededor de 50 nanómetros de ancho y 10 micrómetros de largo.
Utilizando tecnología de imagen de vanguardia, los científicos pudieron visualizar cómo se alinean los cristales individuales en el esmalte dental. La técnica, diseñada por el profesor Gilbert, se llama mapeo de contraste de imagen dependiente de la polarización (PIC, por sus siglas en inglés).
Antes del desarrollo del PIC mapping, era imposible estudiar el esmalte con este nivel de detalle. «[P]uedes 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 biominerales complejos, como el esmalte, se hace visible de inmediato a simple vista en un mapa PIC.
Cuando observaron la estructura del esmalte, los investigadores descubrieron patrones. «En general, vimos que no había una sola orientación en cada varilla, sino un cambio gradual en las orientaciones de los cristales entre nanocristales adyacentes», explica Gilbert. «Y luego la pregunta fue: ‘¿Es esta una observación útil?'»
La importancia de la orientación de los cristales
Para probar si el cambio en la alineación de los cristales influye en la forma en que el esmalte responde al estrés, el equipo contó con la ayuda del profesor Markus Buehler del MIT. Utilizando un modelo informático, 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 de manera que los bloques se tocaran en un borde. Los cristales dentro de cada uno de los dos bloques estaban alineados, pero donde entraban en contacto con el otro bloque, los cristales se encontraban en un ángulo.
Para investigar, la coautora Cayla Stifler volvió a la información original del mapeo PIC y midió los ángulos entre cristales adyacentes. Después de generar millones de puntos de datos, Stifler descubrió que 1 grado era el tamaño de desalineación más común, y el máximo era de 30 grados.
Esta observación coincidió con la simulación: los ángulos más pequeños parecen ser mejores para desviar las grietas.
Ahora sabemos que las grietas se desvían a escala nanométrica y, por lo tanto, no pueden propagarse muy lejos. Esa es la razón por la cual nuestros dientes pueden durar toda la vida sin ser reemplazados.