9 de Febrero de 2022
Ingeniería

Crean un esmalte más resistente que el de los dientes

El nuevo material podría servir para construir dientes «inteligentes» que detectasen patologías a través del aliento o la saliva.

El esmalte, la resistente película que recubre nuestros dientes, es la sustancia más dura del cuerpo humano. Y reproducirlo de forma artificial no es tarea fácil. A lo largo de la historia, los dentistas han usado todo tipo de materiales para reparar los dientes dañados y las caries, desde cera de abeja hasta compuestos de mercurio, pasando por productos más modernos basados en cerámicas o resinas. Sin embargo, pronto podrían disponer de una opción sintética mucho más cercana a la real.

Un equipo de ingenieros químicos y estructurales ha diseñado un nuevo material que imita las dos propiedades fundamentales del esmalte: su resistencia y, sobre todo, su ligera elasticidad. Esta versátil sustancia podría emplearse para fortalecer huesos fracturados o fabricar mejores marcapasos; y no solo serviría para reemplazar el esmalte dental, sino que también podría revolucionar los empastes mediante la creación de dientes «inteligentes». El trabajo se ha publicado recientemente en Science.

El esmalte natural tiene el difícil cometido de proteger los dientes, que se ven constantemente amenazados por las bacterias bucales, la acidez de algunos alimentos, la masticación o incluso el habla. Con el tiempo, el desgaste se va acumulando. «Llevamos el mismo juego de dientes durante 60 años, o incluso más», subraya Nicholas Kotov, ingeniero químico de la Universidad de Míchigan y coautor del estudio. «Así que el estrés químico y mecánico es enorme.» Y a diferencia de los huesos, el cuerpo humano no regenera el esmalte.

La crucial combinación de dureza y flexibilidad que presenta el esmalte es difícil de reproducir. «En general, los materiales blandos son más fáciles de fabricar», explica Kotov. El secreto de unas propiedades tan equilibradas reside en la estructura del esmalte, compuesta por millones de varillas de fosfato de calcio estrechamente empaquetadas que solo pueden observarse a través de un microscopio electrónico.

«Podemos pensar en un puñado de lápices que se mantienen unidos», ilustra Janet Moradian-Oldak, bioquímica de la Universidad del Sur de California que no participó en el estudio. Esa disposición permite que las varillas se compriman ligeramente bajo presión en vez de romperse y dota a la estructura de una gran resistencia. El esmalte artificial imita esa configuración uniendo varillas de fosfato de calcio mediante cadenas de polímeros flexibles.

Los investigadores moldearon un diente con el nuevo material y lo sometieron a elevadas temperaturas y presiones para comprobar si se agrietaba. «Encuentro muy elegante el modo en que los autores emplean la ingeniería y las duras condiciones de laboratorio para simular los efectos de las células y de la naturaleza», valora Moradian-Oldak. En última instancia, el equipo concluyó que el esmalte sintético podía soportar más fuerza que el natural.

Sin embargo, puede que el nuevo material no sea un equivalente perfecto de los dientes. «No veo que el artículo dé respuestas al problema de imitar la estructura tridimensional del esmalte humano», apunta Thomas Diekwisch, investigador craneofacial de la Universidad A&M de Texas que no participó en el estudio. Pero eso no significa que no sea útil, añade. «Para la biomímesis funcional, cuando menos, no hace falta reproducir de forma exacta lo que hace la naturaleza.»

Aparte de su evidente potencial para la odontología, Kotov prevé que el material ayude a construir marcapasos más duraderos para las personas con afecciones cardíacas o a fortalecer los huesos deteriorados de los pacientes con osteoporosis grave. Según el investigador, incluso sería posible modificar el material para crear un diente «inteligente», una prótesis con sensores que pudieran sincronizarse con un teléfono móvil. Un dispositivo así podría controlar el aliento y las bacterias bucales y detectar anomalías, permitiendo que los médicos diagnosticasen enfermedades como la diabetes antes de que el paciente fuera consciente de padecerlas.

El equipo empleó compuestos estrictamente biocompatibles en el proceso de síntesis, por lo que en teoría el esmalte artificial debería ser seguro para las personas, señala Kotov. El investigador confía en que el material encuentre aplicaciones prácticas en los próximos años, aunque prefiere no hacer previsiones. Parafraseando una cita atribuida a figuras como Niels Bohr y Yogi Berra, aduce que «es muy difícil predecir nada, especialmente el futuro».

Joanna Thompson

Referencia: «Multiscale engineered artificial tooth enamel», Hewei Zhao et al. en Science, vol. 375, págs. 551-556, 3 de febrero de 2022.

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