Crean un material más resistente que el elemento más duro del cuerpo humano

Un equipo internacional de ingenieros químicos y estructurales ha creado por primera vez un esmalte sintético que imita la estructura y las propiedades fundamentales del esmalte dental, pero es más duro y flexible. Este descubrimiento, dicen los investigadores, además de traer mejores empastes puede usarse para construir marcapasos más resistentes, reforzar los huesos o crear ‘dientes inteligentes’ que nos ayuden a detectar precozmente enfermedades como la diabetes.

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El esmalte dental natural es una fina capa exterior que recubre los dientes y que resulta ser el material biológico más duro que tenemos en nuestro cuerpo, sólo por detrás del diamante. El esmalte presenta una combinación única de rigidez, dureza, viscoelasticidad, resistencia y tenacidad que, a pesar de tener pocos milímetros de grosor, lo hacen extraordinariamente resistente a los daños.

Aunque no es infalible. Cuando sufre golpes, lo atacan las bacterias, el ácido de ciertos alimentos o llevan décadas sufriendo los envites de nuestra mandíbula, se puede romper. Y como el cuerpo no es capaz de reponerlo naturalmente, los dentistas echan mano de materiales como resinas o cerámicas para repararlos. Estos materiales compuestos no llegan a alcanzar la dureza y elasticidad que exhibe el esmalte natural y, aunque los investigadores han intentado replicar este material durante décadas en los laboratorios, no han tenido éxito. Hasta ahora.

“Uno lleva el mismo juego de dientes durante 60 años, o incluso más", comenta a Scientific American Nicholas Kotov, ingeniero químico de la Universidad de Michigan y coautor del descubrimiento. "Así que sufre un enorme estrés químico y mecánico".

Cómo funciona

Como explican los investigadores en su estudio, publicado recientemente en la revista Science, el esmalte dental natural tiene una estructura compuesta por millones de varillas de fosfato de calcio agrupadas muy juntas que le dan una extraordinaria fortaleza. Lo que consigue esta disposición es que cuando el esmalte está bajo presión, las varillas en lugar de romperse se comprimen ligeramente manteniendo su estructura y fortaleza.

En declaraciones para Scientific American, Janet Moradian-Oldak, profesora de bioquímica de la Universidad del Sur de California que no ha participado en la investigación, compara esta estructura a “un grupo de lápices cuando los agarras juntos”. Una niña de tres años tiene la fuerza suficiente para partir un solo lápiz por la mitad, pero necesitas la fuerza de Lydia Valentín para romper un puñado de ellos juntos .

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Los investigadores han conseguido replicar esta configuración en su esmalte artificial. Para ello han agrupado las varillas de fosfato de calcio con cadenas de polímeros flexibles. Los autores aseguran que esto permite que las estructuras tuvieran una organización atómica, a nanoescala y a microescala, similar a la del esmalte natural.

Los investigadores formaron un diente con su compuesto y realizaron con él pruebas de temperatura y presión que demostraron que el nuevo material presentaba una alta rigidez, dureza, resistencia, viscoelasticidad y tenacidad. Según ellos, superando las propiedades del esmalte natural y de otros materiales sintéticos fabricados anteriormente.

Dientes que llaman al médico

El equipo utilizó compuestos estrictamente biocompatibles para su nuevo material, con lo que en teoría el esmalte es seguro para el uso humano. Aunque todavía está por ver si este compuesto se puede fabricar a gran escala y a un precio razonable. De conseguirlo, las aplicaciones prácticas son muy prometedoras.

Kotov piensa que el material, además de para reparar y construir nuevos dientes, se puede usar para fabricar aparatos como marcapasos que sean más resistentes o para reforzar los huesos en pacientes con osteoporosis grave. Además, según él, se puede modificar para crear ‘dientes inteligentes" que pueden ayudarnos a analizar el aliento y las bacterias de la boca para detectar precozmente enfermedades como la diabetes y avisar a los médicos en caso de que haya alguna anomalía.