Se ci tagliamo la pelle o rompiamo un osso, questi tessuti si ripareranno; 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.
Ad ogni pasto, lo smalto è sottoposto a uno stress incredibile; resiste anche a cambiamenti estremi sia di pH che di temperatura.
Nonostante queste 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 riesce 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 si evitano guasti catastrofici?”
I segreti dello smalto
Con l’assistenza dei ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge e dell’Università di Pittsburgh, Pennsylvania, 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 dai cosiddetti bastoncini di smalto, costituiti da cristalli di idrossiapatite. Queste bacchette di smalto lunghe e sottili 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 PIC (polarization-dependent imaging contrast).
Prima dell’avvento della mappatura PIC, era impossibile studiare lo smalto con questo livello di dettaglio. “[Puoi] misurare e visualizzare, a colori, l’orientamento dei singoli nanocristalli e vederne molti milioni contemporaneamente”, spiega il prof. Gilbert.
L’architettura dei biominerali complessi, come lo smalto, diventa immediatamente visibile ad occhio nudo in una mappa PIC.
Quando hanno osservato la struttura dello smalto, i ricercatori hanno scoperto dei modelli. “In generale, abbiamo visto che non c’era un unico orientamento in ciascuna bacchetta, ma un cambiamento graduale nell’orientamento dei cristalli tra nanocristalli adiacenti”, spiega Gilbert. “E poi la domanda era: ‘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 chiesto aiuto al Prof. Markus Buehler del MIT. Utilizzando un modello computerizzato, 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 nel punto in cui entravano in contatto con l’altro blocco, i cristalli si incontravano ad angolo.
Per indagare, la coautrice Cayla Stifler è tornata alle informazioni originali sulla mappatura PIC e ha misurato gli angoli tra i cristalli adiacenti. Dopo aver generato milioni di dati, Stifler ha scoperto che 1 grado era la dimensione più comune di disorientamento e il massimo era 30 gradi.
Questa osservazione concorda con la simulazione: angoli più piccoli sembrano maggiormente in grado di deviare le crepe.
Ora sappiamo che le crepe vengono deviate su scala nanometrica e, quindi, non possono propagarsi molto lontano. Questo è il motivo per cui i nostri denti possono durare tutta la vita senza essere sostituiti.
Il prof. Pupa Gilbert
