Los dientes humanos tienen que servir para toda la vida, a pesar de estar sometido a enormes fuerzas. Pero la alta resistencia a fallas de la dentina en los dientes no se comprende completamente. Un equipo interdisciplinario dirigido por científicos de la Charite Universitaetsmediz en Berlín ha analizado ahora la compleja estructura de la dentina. En las fuentes de sincrotrón BESSY II en HZB, Berlina, Alemania, y la instalación europea de radiación sincrotrón ESRF, Grenoble, Francia, podrían revelar que las partículas minerales están precomprimidas.

La tensión interna actúa contra la propagación de grietas y aumenta la resistencia de la bioestructura.

Los ingenieros utilizan tensiones internas para fortalecer los materiales con fines técnicos específicos. Ahora parece que la evolución ha 'sabido' desde hace mucho tiempo acerca de este truco, y lo ha puesto en práctica en nuestros dientes naturales. A diferencia de los huesos, que están formados en parte por células vivas, los dientes humanos no pueden reparar los daños. Su masa está hecha de dentina, un material parecido al hueso que consta de nanopartículas minerales. Estas nanopartículas minerales están incrustadas en fibras de proteína de colágeno, con los que están estrechamente conectados. En cada diente tales fibras se pueden encontrar, y yacen en capas, haciendo que los dientes sean duros y resistentes a los daños. Todavía, no se entendió bien, cómo se puede detener la propagación de grietas en los dientes.

Ahora, los investigadores del Instituto Charite Julius-Wolff, Berlín ha estado trabajando con socios del Departamento de Ingeniería de Materiales de Technische Universitaets Berlin, MPI de coloides e interfaces, Potsdam y Technion - Instituto de Tecnología de Israel, Haifa, para examinar estas bioestructuras más de cerca. Realizaron experimentos de tensión in situ con microhaz en las instalaciones mySpot BESSY de HZB, Berlina, Alemania y analizó la orientación local de las nanopartículas minerales utilizando la instalación de nano imágenes de la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón (ESRF) en Grenoble, Francia.

Cuando las diminutas fibras de colágeno se encogen, las partículas minerales adheridas se comprimen cada vez más, el equipo científico se enteró. "Nuestro grupo pudo utilizar los cambios en la humedad para demostrar cómo aparece el estrés en el mineral de las fibras de colágeno, El Dr. Paul Zaslansky del Instituto Julius Wolff de Charite Berlin explica. "El estado comprimido ayuda a evitar que se desarrollen grietas y descubrimos que la compresión se produce de tal manera que las grietas no pueden llegar fácilmente a las partes internas del diente, que podría dañar la pulpa sensible. De esta forma, La tensión de compresión ayuda a evitar que las grietas atraviesen el diente.

Los científicos también examinaron qué sucede si el estrecho vínculo mineral-proteína se destruye por calentamiento:en ese caso, la dentina en los dientes se vuelve mucho más débil. Por lo tanto, creemos que el equilibrio de tensiones entre las partículas y la proteína es importante para la supervivencia prolongada de los dientes en la boca. Dice el científico de Charite Jean-Baptiste Forien. Sus resultados pueden explicar por qué los reemplazos de dientes artificiales generalmente no funcionan tan bien como los dientes sanos:simplemente son demasiado pasivos, careciendo de los mecanismos que se encuentran en las estructuras dentales naturales, y, en consecuencia, los empastes no pueden soportar las tensiones en la boca tan bien como lo hacen los dientes. "Nuestros resultados podrían inspirar el desarrollo de estructuras cerámicas más resistentes para la reparación o reemplazo de dientes, Zaslansky espera.