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Composição do esmalte pode prever a futura saúde dental
Em geral, mais de 90% dos adultos já tiveram pelo menos uma cárie. Com a expectativa de vida mais longa e as disparidades flagrantes na saúde bucal, os casos de cáries devem aumentar ainda mais.
No entanto, apesar do trabalho de dentistas, biólogos, cientistas de materiais, químicos, engenheiros e clínicos, não se sabe muito sobre como ou por que algumas pessoas são mais propensas do que outras a apresentar cárie dentária. Mas, recentemente, uma equipe interdisciplinar de pesquisadores da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, mapeou os íons no interior de dentes humanos e encontrou diferenças estruturais significativas entre as amostras, o que pode melhorar a compreensão do ciclo de vida do esmalte e o impacto na saúde humana.
O artigo que reúne os resultados da pesquisa, publicado na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), demonstrou novas abordagens para medir as diferenças na composição do dente em uma escala de esmalte dentário nunca pesquisada e difícil de medir.
O esmalte dentário pode ser um dos materiais mais complexos produzidos pelos vertebrados. “Este artigo se encaixa no objetivo mais amplo de entender a estrutura desse importante material biológico e seu papel na saúde humana, especialmente à luz das cáries e cáries dentárias”, disse o Dr. Robert Free, primeiro autor do artigo e pesquisador de Ciência e Engenharia de Materiais na Escola de Engenharia da Universidade Northwestern.
Usando a tecnologia de difração de raios X, a equipe foi capaz de observar pequenas diferenças – da ordem de picômetros, uma fração do tamanho de um único átomo – nos parâmetros cristalográficos dos cristalitos do esmalte, que eles associaram à presença de íons como o magnésio e sódio ou carbonato.
“Existem pouquíssimas técnicas que podem medir esses íons específicos dentro dos cristais de esmalte com precisão”, disse o Dr. Derk Joester, professor da Escola de Engenharia da Universidade Northwestern e coautor do estudo. “Eles têm números e concentrações atômicas baixos, então, em última análise, prevemos diferenças de composição que são da ordem de uma fração de uma porcentagem atômica. Isso requer extrema precisão e só é possível com raios-X usando uma abordagem lateral para prever a composição”.
No estudo, os pesquisadores analisaram três dentes saudáveis de humanos adultos. A tecnologia, incluindo difração de raios-X síncrotron e aprendizado de máquina não supervisionado, revelou estruturas dentro dos recursos de mesoescala, especificamente, hastes de esmalte simples e o esmalte inter-bastão circundante.
Os bastões são feixes de cerca de 10.000 cristalitos – cristais longos e muito finos – empilhados de maneira ordenada. Anteriormente, trabalhando com tomografia de sonda atômica e microscopia eletrônica de transmissão, os pesquisadores só podiam observar uma pequena área dentro de uma haste sem a capacidade de distinguir diferenças entre os parâmetros da rede cristalina na haste e no esmalte entre hastes.
A equipe descobriu diferenças na orientação e estrutura da rede entre as amostras de esmalte no nível de mesoescala. A mesoescala é uma escala intermediária que se situa entre a escala atômica e aquelas observáveis pelo olho humano. Onde outras escalas são bem compreendidas, sem tecnologia mais avançada, a mesoescala não pode ser medida. Uma parceria de longa data com a Advanced Photon Source (APS), uma instalação do Departamento de Energia do Laboratório Nacional Argonne, permitiu que a equipe da Northwestern investigasse estruturas em mesoescala, onde os bastões podem ser capturados.
Os pesquisadores desenvolveram novas teorias sobre os dentes com base nas principais descobertas do estudo. Por exemplo, as hastes pareciam diferentes do previsto e apresentavam variação significativa entre os dentes de cada indivíduo. Se as variações são comuns a todos os seres humanos ou uma evidência crítica de por que as populações, incluindo as mulheres, são mais suscetíveis à cárie dentária, ainda não se sabe.
A equipe acredita que as respostas a essas perguntas podem nos levar a uma compreensão de como o esmalte dentário se desenvolve, o que seria um conhecimento crítico para os cientistas que desenvolvem o esmalte em laboratórios ou tentam impedir a cárie dentária antes que ela comece.
“Ver a impressão digital inorgânica dos cristais de esmalte nos dá uma ideia do que estava acontecendo quando o esmalte foi formado”, disse Victoria Cooley, doutoranda do Departamento de Ciência de Materiais da Universidade Northwestern. “Observar diferentes íons e ver onde eles estão localizados no esmalte nos diz o que as células estão fazendo durante a formação e qual sua contribuição”.
Os íons de magnésio e carbonato, por exemplo, controlam a solubilidade do esmalte, de modo que sua composição no esmalte dentário pode ser crítica para como e quando os dentes se quebram. Com as descobertas de que existem diferenças na estrutura do esmalte atribuídas a mudanças em seus parâmetros, a equipe acredita que a composição entre os dentes também difere, o que significa um passo a mais na direção da compreensão da cárie dentária.
Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).
Acesse a notícia completa na página da Universidade Northwestern (em inglês).
Fonte: Win Reynolds, Universidade Northwestern.
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