Como o esmalte dos dentes dura a vida toda?

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Se cortarmos a pele ou quebrarmos um osso, esses tecidos se repararão; nossos corpos são excelentes na recuperação de lesões.

O esmalte dos dentes, no entanto, não pode se regenerar, e a cavidade oral é um ambiente hostil.

Todas as refeições, o esmalte é submetido a um estresse incrível; também modifica mudanças extremas no pH e na temperatura.

Apesar dessa adversidade, o esmalte dentário que desenvolvemos quando criança permanece conosco ao longo de nossos dias.

Os pesquisadores há muito tempo se interessam em como o esmalte consegue permanecer funcional e intacto por toda a vida.

Como um dos autores do último estudo, o professor Pupa Gilbert, da Universidade de Wisconsin-Madison, coloca: “Como isso evita falhas catastróficas?”

Os segredos do esmalte

Com a ajuda de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) em Cambridge e da Universidade de Pittsburgh, PA, o Prof. Gilbert deu uma olhada detalhada na estrutura do esmalte.

A equipe de cientistas publicou os resultados de seu estudo na revista Nature Communications.

O esmalte é composto dos chamados bastões de esmalte, que consistem em cristais de hidroxiapatita. Essas hastes longas e finas de esmalte têm cerca de 50 nanômetros de largura e 10 micrômetros de comprimento.

Usando a tecnologia de imagem de ponta, os cientistas puderam visualizar como os cristais individuais no esmalte dos dentes estão alinhados. A técnica, projetada pelo Prof. Gilbert, é chamada de mapeamento de contraste de imagem dependente de polarização (PIC).

Antes do advento do mapeamento PIC, era impossível estudar o esmalte com esse nível de detalhe. “[Y]Você pode medir e visualizar, em cores, a orientação de nanocristais individuais e ver muitos milhões deles ao mesmo tempo “, explica o professor Gilbert.

“A arquitetura de biominerals complexos, como o esmalte, torna-se imediatamente visível a olho nu em um mapa PIC”.

Quando eles viram a estrutura do esmalte, os pesquisadores descobriram padrões. “Em geral, vimos que não havia uma única orientação em cada bastão, mas uma mudança gradual nas orientações de cristal entre os nanocristais adjacentes”, explica Gilbert. “E então a pergunta foi: ‘Esta observação é útil?'”

A importância da orientação do cristal

Para testar se a mudança no alinhamento dos cristais influencia a maneira como o esmalte responde ao estresse, a equipe recrutou a ajuda do Prof. Markus Buehler, do MIT. Usando um modelo de computador, eles simularam as forças que os cristais de hidroxiapatita experimentariam quando uma pessoa mastiga.

Dentro do modelo, eles colocaram dois blocos de cristais próximos um do outro para que os blocos se tocassem ao longo de uma borda. Os cristais dentro de cada um dos dois blocos estavam alinhados, mas onde eles entraram em contato com o outro bloco, os cristais se encontraram em ângulo.

Ao longo de várias tentativas, os cientistas alteraram o ângulo em que os dois blocos de cristais se encontravam. Se os pesquisadores alinhassem perfeitamente os dois blocos na interface em que se encontravam, uma rachadura apareceria quando aplicassem pressão.

Quando os blocos se encontraram a 45 graus, era uma história semelhante; uma rachadura apareceu na interface. No entanto, quando os cristais estavam apenas ligeiramente desalinhados, a interface desviou a fenda e impediu que ela se espalhasse.

Essa descoberta estimulou uma investigação mais aprofundada. Em seguida, o professor Gilbert quis identificar o ângulo perfeito da interface para obter a máxima resiliência. A equipe não pôde usar modelos de computador para investigar essa questão, então a professora Gilbert confiou na evolução. “Se existe um ângulo ideal de desorientação, aposto que é o que está na nossa boca”, ela decidiu.

Para investigar, o co-autor Cayla Stifler retornou às informações de mapeamento do PIC original e mediu os ângulos entre os cristais adjacentes. Após gerar milhões de pontos de dados, Stifler descobriu que 1 grau era o tamanho mais comum de desorientação e o máximo era 30 graus.

Esta observação concordou com a simulação – ângulos menores parecem mais capazes de desviar fissuras.

“Agora sabemos que as rachaduras são desviadas em nanoescala e, portanto, não podem se propagar muito longe. Essa é a razão pela qual nossos dentes podem durar uma vida inteira sem serem substituídos “.

Pupa Gilbert