La struttura nanometrica dello smalto dei denti aiuta a capire come si formano le carie

di Maria Rosa De Marchi

Lo smalto dei denti è un materiale molto duro e in grado di resistere alla forza meccanica della masticazione, grazie alla sua composizione chimica caratterizzata da un’alta presenza di minerali. Nonostante ciò, un ambiente troppo acido del cavo orale rende lo smalto suscettibile a danni strutturali che possono evolversi in carie.

La struttura e la composizione chimica dello smalto, su scala nanometrica, ad oggi ancora scarsamente investigata, potrebbero dare indizi su come si formano le carie e su quali fattori intervengono.

Su questo tema si sono concentrati gli sforzi collaborativi di team appartenenti a tre atenei statunitensi: la Cornell University, la Northwestern University e l’University of Virginia. I ricercatori hanno utilizzato diverse tecniche di imaging, combinandone assieme i risultati per esplorare la struttura atomica dello smalto dei denti: una strategia collaborativa per ottenere un nuovo punto di vista sull’analisi di questo materiale.

Le irregolarità dello smalto ne modificano la resistenza

Il gruppo della Northwestern ha utilizzato la tomografia a sonda atomica, un processo che “strappa” via, uno alla volta, gli atomi dalla superficie del campione in analisi, per ricostruirne la struttura. Il gruppo della Cornell ha perfezionato l’utilizzo di una forma di microscopia elettronica a bassa temperatura in grado di ricomporre la struttura di campioni sensibili alle radiazioni: questa tecnica è in grado di mappare in modo sicuro la composizione chimica di un campione, misurando quanta energia viene persa quando gli elettroni interagiscono con gli atomi.

I due gruppi di studio hanno unito le forze, riuscendo nell’obiettivo di ottenere l’immagine di un cristallite di smalto e di caratterizzarne la struttura cristallina di idrossiapatite. La struttura risultante possedeva delle imperfezioni o distorsioni, causati da due strati, di dimensione nanometrica, di magnesio, sodio, fluoro e ioni carbonato, localizzati al centro del cristallo.

Ulteriori indagini hanno confermato che le irregolarità causano una deformazione del cristallite, che potrebbero al tempo stesso, secondo diverse ipotesi, contribuire a indebolire la struttura oppure a renderla più resistente agli sforzi.

Lo studio e le nuove tecniche impiegate, quindi, sono stati in grado di evidenziare e caratterizzare piccoli difetti nella composizione chimica, che potrebbero aiutare a comprendere meglio lo sviluppo patogenetico delle carie. Lo studio è stato pubblicato su Nature.

L’utilizzo dell’imaging per l’analisi delle caratteristiche del cavo orale

Non è la prima volta che le tecnologie di imaging vengono messe a disposizione per lo studio della formazione delle carie: l’anno scorso sono stati impiegati gli ultrasuoni ad alta frequenza per investigare l’entità del danno a carico della struttura dei denti causato dalle lesioni “white spot”, collegate al processo di demineralizzazione dello smalto dentale. Il paper, pubblicato sul Journal of Dental Research, aveva mostrato come la tecnica fosse in grado di individuare in modo precoce la formazione di carie, offrendo informazioni quantitative sull’entità del danno a carico della struttura colpita.