Se ci tagliamo la pelle o ci rompiamo un osso, questi tessuti si ripareranno da soli; i nostri corpi sono eccellenti nel riprendersi da un infortunio.
Lo smalto dei denti, tuttavia, non può rigenerarsi e la cavità orale è un ambiente ostile.
A ogni pasto, lo smalto è sottoposto a uno stress incredibile; inoltre, resiste a cambiamenti estremi sia di pH che di temperatura.
Nonostante questa avversità, lo smalto dei denti che sviluppiamo da bambini rimane con noi per tutta la vita.
I ricercatori sono da tempo interessati a come lo smalto riesca a rimanere funzionale e intatto per tutta la vita.
Come afferma uno degli autori dell’ultimo studio, il Prof. Pupa Gilbert dell’Università del Wisconsin-Madison, “Come previene un fallimento catastrofico?”
I segreti dello smalto
Con l’assistenza dei ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge e dell’Università di Pittsburgh, PA, il Prof. Gilbert ha esaminato in dettaglio la struttura dello smalto.
Il team di scienziati ha ora pubblicato i risultati del suo studio sulla rivista Nature Communications.
Lo smalto è costituito da cosiddette bacchette di smalto, che consistono in cristalli di idrossiapatite. Queste lunghe e sottili bacchette di smalto sono larghe circa 50 nanometri e lunghe 10 micrometri.
Utilizzando una tecnologia di imaging all’avanguardia, gli scienziati hanno potuto visualizzare come sono allineati i singoli cristalli nello smalto dei denti. La tecnica, ideata dal Prof. Gilbert, è chiamata mappatura del contrasto di imaging dipendente dalla polarizzazione (PIC).
Prima dell’avvento della mappatura PIC, era impossibile studiare lo smalto con questo livello di dettaglio. “[P]ossibile misurare e visualizzare, a colori, l’orientamento dei singoli nanocristalli e vederne milioni contemporaneamente”, spiega il Prof. Gilbert.
L’architettura dei biominerali complessi, come lo smalto, diventa immediatamente visibile a occhio nudo in una mappa PIC.
Quando hanno osservato la struttura dello smalto, i ricercatori hanno scoperto dei pattern. “In generale, abbiamo visto che non c’era un singolo orientamento in ogni asta, ma un cambiamento graduale negli orientamenti dei cristalli tra nanocristalli adiacenti”, spiega Gilbert. “E poi la domanda è stata: ‘È un’osservazione utile?'”
L’importanza dell’orientamento dei cristalli
Per verificare se il cambiamento nell’allineamento dei cristalli influenza il modo in cui lo smalto risponde allo stress, il team ha reclutato l’aiuto del Prof. Markus Buehler del MIT. Utilizzando un modello al computer, hanno simulato le forze che i cristalli di idrossiapatite subirebbero quando una persona mastica.
All’interno del modello, hanno posizionato due blocchi di cristalli uno accanto all’altro in modo che i blocchi si toccassero lungo un bordo. I cristalli all’interno di ciascuno dei due blocchi erano allineati, ma dove entravano in contatto con l’altro blocco, i cristalli si incontravano ad angolo.
Per indagare, la coautrice Cayla Stifler è tornata alle informazioni di mappatura PIC originali e ha misurato gli angoli tra cristalli adiacenti. Dopo aver generato milioni di punti dati, Stifler ha scoperto che 1 grado era la dimensione più comune di disorientamento e il massimo era di 30 gradi.
Questa osservazione concordava con la simulazione: angoli più piccoli sembrano più in grado di deviare le crepe.
Ora sappiamo che le crepe vengono deviate a livello nanometrico e, quindi, non possono propagarsi molto lontano. Ecco perché i nostri denti possono durare una vita senza essere sostituiti.
Prof. Pupa Gilbert
