Un equipo de investigadores que trabajan en Gran Bretaña ha utilizado un nuevo material para crear un gel que tiene la peculiaridad de reparar y regenerar el esmalte dental. Aseguran también que tiene el potencial de fortalecer el esmalte sano y prevenir futuras caries.
El esmalte dental se caracteriza por una intrincada organización jerárquica de nanocristales de apatita que le confiere gran rigidez, dureza y resistencia a la fractura. Sin embargo -explican estos científicos de la Universidad de Nottingham-, no tiene capacidad de regeneración, y lograr la restauración artificial de su microestructura y propiedades mecánicas en la práctica clínica ha resultado complejo.
Para abordar este problema, diseñaron una matriz supramolecular ajustable y resistente basada en recombinámeros similares a la elastina (ELR), que imita la estructura y función de la matriz de formación del esmalte.
Al aplicarse como recubrimiento sobre la superficie de dientes con distintos grados de erosión, la matriz es estable y puede inducir el crecimiento epitaxial de nanocristales de apatita, recreando la microarquitectura de las diferentes regiones anatómicas del esmalte y restaurando sus propiedades mecánicas.
El estudio que aparece en Nature Communications demuestra el potencial traslacional de esta tecnología de mineralización para el tratamiento de la pérdida de esmalte en la práctica clínica, como el tratamiento de la erosión y la hipersensibilidad dental.
El gel se puede aplicar rápidamente de la misma forma que los dentistas utilizan actualmente los tratamientos estándar con flúor. Sin embargo, este nuevo gel a base de proteínas no contiene flúor y actúa imitando características clave de las proteínas naturales que guían el crecimiento del esmalte dental durante la infancia.
Al aplicarse, el gel crea una capa fina y resistente que impregna los dientes, rellenando las cavidades y fisuras. Actúa como una estructura que capta iones de calcio y fosfato de la saliva y promueve el crecimiento controlado de nuevos minerales, mediante un proceso denominado mineralización epitaxial. Esto permite que el nuevo mineral se organice e integre al tejido natural subyacente, recuperando a la vez la estructura y las propiedades de un esmalte sano y natural.
El nuevo material también se puede aplicar sobre la dentina expuesta, creando una capa similar al esmalte sobre la dentina, lo que ofrece muchos beneficios, como el tratamiento de la hipersensibilidad o la mejora de la adhesión de las restauraciones dentales.
La degradación del esmalte es una de las principales causas de caries y afecta a casi el 50 % de la población mundial. Estos problemas pueden provocar infecciones y pérdida de dientes, y relacionarse con afecciones como la diabetes y las enfermedades cardiovasculares.
El esmalte no se regenera de forma natural; una vez perdido, se pierde para siempre. Actualmente no existe ninguna solución que pueda regenerarlo de forma eficaz. Así, los tratamientos actuales, como los barnices de flúor y las soluciones de remineralización, solo alivian los síntomas.
El doctor Abshar Hasan, autor principal del estudio, subraya que el esmalte dental posee una estructura única que le confiere propiedades extraordinarias, protegiendo nuestros dientes durante toda la vida contra agresiones físicas, químicas y térmicas. “Hemos evaluado las propiedades mecánicas de estos tejidos regenerados en condiciones que simulan situaciones cotidianas -apunta-, como el cepillado dental, la masticación y la exposición a alimentos ácidos, y hemos comprobado que el esmalte regenerado se comporta como un esmalte sano”.
Por su parte, el profesor Álvaro Mata, catedrático de Ingeniería Biomédica y Biomateriales en la Universidad de Nottingham y director del proyecto, hace hincapié en que “la tecnología se ha diseñado pensando en el clínico y el paciente. Es segura, de fácil y rápida aplicación, y escalable. Además, su versatilidad permite desarrollar múltiples productos para ayudar a pacientes de todas las edades con diversos problemas dentales relacionados con la pérdida de esmalte y la exposición de la dentina. Hemos iniciado este proceso con nuestra empresa emergente, Mintech-Bio, y esperamos lanzar un primer producto el próximo año; esta innovación pronto podría beneficiar a pacientes de todo el mundo”.
El profesor Mata nació en San José (Costa Rica). Es licenciado por la Universidad de Kansas (EE UU), máster por la Universidad de Strathclyde y doctor en Ingeniería por la Universidad estatal de Cleveland, donde trabajó con el profesor Shuvo Roy. Realizó su formación postdoctoral con el profesor Samuel Stupp en la Universidad Northwestern.
Su grupo trabaja en la intersección de la química supramolecular, la biología estructural, la biofabricación y la ingeniería para desarrollar enfoques bioinspirados que permitan diseñar y fabricar materiales y dispositivos innovadores para la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa.
Por ejemplo, al utilizar procesos biológicos como las transiciones de desorden a orden en proteínas, la compartimentación o los procesos de difusión-reacción como pasos predictivos de los métodos de biofabricación, es posible obtener estructuras funcionales que exhiben propiedades estructurales y funcionales de los sistemas biológicos.