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Regenerar dientes y huesos usando cristales de laboratorio

Investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres (Reino Unido) han diseñado una nueva técnica permite cultivar tejidos minerales como el esmalte dental a partir de proteínas.

El tejido mas duro de nuestro organismo es el esmalte dental,  la capa de hidroxiapatita que recubre nuestras piezas dentales. Esta dureza es totalmente necesaria ya que, como protector de los dientes, debe estar preparado para resistir los elementos duros, ácidos o calientes que pasan por la boca. Pero esto también significa que, una vez deteriorado, el esmalte no se puede regenerar. 

Pero parece que esto puede cambiar a partir de ahora. Según ha publicado la revista Nature Communications, un equipo internacional de bioingenieros ha desarrollado una técnica sumamente fácil para sintetizar materiales orgánicos y cristalinos con la estructura del esmalte, y ya están probando el nuevo método en la regeneración de dientes y huesos.

Según explica el dentista e investigador postdoctoral de Queen Mary University (Londres) Sherif Elsharkawy, primer autor del estudio, “Cuando un paciente viene a la clínica quejándose de dolor, por ejemplo al tomar bebidas frías, tiene hipersensibilidad dental. Solemos aplicar una especie de barniz que cubre el diente para paliar el dolor, pero no es muy resistente ni duradero.” Con esta nueva técnica, se aplicaría sobre los dientes una capa de proteínas que, al entrar en contacto con la saliva, formaría una fina cubierta de esmalte artificial mucho más dura y duradera que el barniz.

Una clave de esta técnica es que han desarrollado un material proteico específico capaz de desencadenar y guiar el crecimiento de nanocristales de apatita de una manera similar a cómo ocurre durante el proceso natural de formación del esmalte dental. Los científicos parten de una matriz de proteínas que exponen a una disolución de fosfato de calcio, presente de forma natural en la saliva humana. Esta interacción hace que crezcan espontáneamente sobre las proteínas minerales de apatita o hidroxiapatita, incluso si la matriz se encuentre sobre una superficie irregular como un diente picado o desgastado. Igual que ocurre en la naturaleza, el esmalte sintético tiene una estructura cristalina organizada a diferentes escalas, desde el nivel nanométrico hasta estructuras visibles para el ojo humano. Esta organización jerárquica le confiere al mineral su característica rigidez, dureza y resistencia al ácido.

Según explica el bioingeniero Álvaro Mata, director de la investigación, “Parte de lo bonito de esto es que es súmamente fácil. Nosotros ponemos la proteína en disolución y luego la secamos. Pero hay un proceso que hacemos durante ese secado que permite controlar la rigidez de la proteína”. También explica que “uno de los principales objetivos en la ciencia de los materiales es aprender de la naturaleza para desarrollar materiales útiles basados en el control preciso de ‘bloques de construcción’ moleculares. La clave de nuestros descubrimiento ha sido la posibilidad de emplear proteínas desordenadas para controlar y guiar el proceso de mineralización a múltiples escalas. Y gracias a esto, hemos desarrollado una técnica para cultivar fácilmente materiales sintéticos que emulan dicha arquitectura jerárquicamente organizada en grandes áreas y con la capacidad de ajustar sus propiedades”.

Como destacan los autores, “hallar la manera de recrear el esmalte dental constituye una necesidad prioritaria en odontología”. Por esto es muy importante el control del proceso de mineralización descrito en este estudio, con el cual se ofrece la posibilidad de crear materiales que imiten distintos tejidos duros del organismo. Esto sería el caso de la dentina e, incluso, de los huesos. Como concluyen los autores, “nuestro trabajo tiene el potencial de ser empleado en una gran variedad de aplicaciones en medicina regenerativa”.

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