Los investigadores de la Universidad de Northwestern han descifrado uno de los secretos de la caries dental. En un nuevo estudio sobre el esmalte humano, los científicos de materiales son los primeros en identificar una pequeña cantidad de átomos de impurezas que pueden contribuir a la resistencia del esmalte, pero también hacen que el material sea mássolubles. También son los primeros en determinar la distribución espacial de las impurezas con resolución a escala atómica.
La caries dental, mejor conocida como caries dental, es la descomposición de los dientes debido a bacterias "Caries" en latín significa "podredumbre". Es una de las enfermedades crónicas más comunes y un importante problema de salud pública.especialmente a medida que aumenta la esperanza de vida promedio de los humanos.
El descubrimiento del Noroeste en los componentes básicos del esmalte, con detalles hasta la nanoescala, podría conducir a una mejor comprensión de la caries dental humana, así como de las condiciones genéticas que afectan la formación del esmalte, lo que puede conducir a un alto compromiso o completamente ausenteesmalte.
El esmalte, la capa externa protectora del diente humano, cubre toda la corona. Su dureza proviene de su alto contenido mineral.
"El esmalte ha evolucionado para ser lo suficientemente duro y resistente al desgaste como para soportar las fuerzas asociadas con la masticación durante décadas", dijo Derk Joester, quien dirigió la investigación. "Sin embargo, el esmalte tiene un potencial muy limitado para regenerarse. Nuestra investigación fundamental nos ayudacomprender cómo se puede formar el esmalte, lo que debería ayudar en el desarrollo de nuevas intervenciones y materiales para prevenir y tratar la caries. El conocimiento también podría ayudar a prevenir o mejorar el sufrimiento de los pacientes con defectos congénitos del esmalte ".
El estudio será publicado el 1 de julio por la revista Naturaleza .
Joester, el autor correspondiente, es profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en la McCormick School of Engineering. Karen A. DeRocher y Paul JM Smeets, estudiante de doctorado y becario postdoctoral, respectivamente, en el laboratorio de Joester,son coprimeros autores.
Un obstáculo importante que dificulta la investigación del esmalte es su estructura compleja, con características en escalas de múltiples longitudes. El esmalte, que puede alcanzar un grosor de varios milímetros, es un tejido tridimensional de varillas. Cada varilla, de aproximadamente 5 micras de ancho, está hechade miles de cristalitos de hidroxilapatita individuales que son muy largos y delgados. El ancho de un cristalito es del orden de decenas de nanómetros. Estos cristalitos a nanoescala son los componentes básicos del esmalte.
Tal vez exclusivo del esmalte humano, el centro del cristalito parece ser más soluble, dijo Joester, y su equipo quería entender por qué. Los investigadores se propusieron probar si la composición de los componentes menores del esmalte varía en cristalitos individuales.
Utilizando técnicas de escala atómica cuantitativa de vanguardia, el equipo descubrió que los cristalitos de esmalte humano tienen una estructura núcleo-cubierta. Cada cristalito tiene una estructura cristalina continua con iones de calcio, fosfato e hidroxilo dispuestos periódicamente la cubierta.En el centro del cristalito, un mayor número de estos iones se reemplaza con magnesio, sodio, carbonato y fluoruro el núcleo. Dentro del núcleo, dos capas ricas en magnesio flanquean una mezcla de iones de sodio, fluoruro y carbonato.
"Sorprendentemente, los iones de magnesio forman dos capas a cada lado del núcleo, como el emparedado más pequeño del mundo, solo 6 billonésimas de metro de ancho", dijo DeRocher.
La detección y visualización de la estructura sándwich requirió microscopía electrónica de transmisión de barrido a temperaturas criogénicas crio-STEM y tomografía por sonda atómica APT. El análisis crio-STEM reveló la disposición regular de los átomos en los cristales.naturaleza química y posición de pequeños números de átomos de impurezas con resolución subnanométrica.
Los investigadores encontraron pruebas contundentes de que la arquitectura núcleo-envoltura y las tensiones residuales resultantes afectan el comportamiento de disolución de los cristalitos de esmalte humano al tiempo que proporcionan una vía plausible para el endurecimiento extrínseco del esmalte.
"La capacidad de visualizar gradientes químicos hasta la nanoescala mejora nuestra comprensión de cómo se puede formar el esmalte y podría conducir a nuevos métodos para mejorar la salud del esmalte", dijo Smeets.
Este estudio se basa en un trabajo anterior, publicado en 2015, en el que los investigadores descubrieron que los cristalitos están pegados por una película amorfa extremadamente delgada que difiere en composición de los cristalitos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Megan Fellman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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