Les scientifiques montrent comment la nanostructure de la dentine arrête la fissuration des dents

Plusieurs théories ont tenté d'expliquer comment nos dents parviennent à résister aux énormes stress que nous leur infligeons chaque jour de notre vie. Maintenant, une nouvelle étude montre comment les nanoparticules minérales et le collagène environnant dans la dentine dentaire réagissent au stress d'une manière qui empêche les fissures de se propager à l'intérieur des dents.
Des tubules de dentine entourés de mailles de fibres de collagène dans lesquelles sont incorporées des nanoparticules minérales - non visibles sur cette image.
Crédit image: Jean-Baptiste Forien Charité Universitätsmedizin Berlin

Normalement, lorsque des os sont endommagés, car ils sont en partie constitués de cellules vivantes, ils peuvent se guérir en faisant pousser de nouveaux tissus ou en se remodelant. Mais alors que les dents ressemblent à des os, elles n'ont pas cette facilité. Alors, comment survivent-ils toute une vie d'usure?

Dans le journal Nano LettersDes chercheurs, dirigés par des membres de la Charité Universitätsmedizin Berlin en Allemagne, décrivent comment ils ont examiné les propriétés mécaniques de minuscules nanoparticules et structures fibreuses à l’intérieur de la dentine - la couche de matériau poreux et plus mou recouvrant les dents beaucoup plus émaillées.

Les chercheurs savaient déjà que la dentine contenait de minuscules structures en couches de nanoparticules minérales intégrées dans les fibres de protéines de collagène et fermement attachées à celles-ci.

Et même si on pensait que ces couches de nanoparticules minérales et de protéines de collagène rendaient les dents résistantes et résistantes aux dommages - on ne savait pas comment elles empêchaient la croissance des fissures.

Les nanoparticules minérales dans les structures de collagène de la dentine sont «pré-compressées»

La nouvelle étude révèle que les nanoparticules sont "pré-compressées" et c'est ce qui empêche les fissures de voyager, comme l'explique le Dr Paul Zaslansky, auteur principal de l'Institut Julius Wolff de la Charité:

"L'état comprimé aide à prévenir le développement de fissures et nous avons constaté que la compression se produit de telle manière que les fissures ne peuvent pas atteindre facilement les parties internes de la dent, ce qui peut endommager la pulpe sensible."

Les ingénieurs ont recours à la compression pour renforcer les matériaux industriels utilisés dans les travaux sous contrainte, tels que les engrenages et les aubes de turbine. Maintenant, cette étude révèle que l'évolution peut être arrivée à cette solution dans les dents bien avant l'homme industriel.

Les chercheurs ont examiné les minuscules structures de la dentine dentaire à l'aide de faisceaux de rayons X micro et nano-focalisés générés par un équipement de diffraction avancé basé sur le synchrotron, dont certains sont basés à l'installation européenne de rayonnement synchrotron de Grenoble.

Ils ont modifié l'humidité des échantillons de dentine pour modifier ses propriétés mécaniques et étudier comment le stress était généré dans le matériau.

Ils ont constaté que lorsque les fibres de collagène diminuaient, cela augmentait la compression dans les nanoparticules minérales attachées.

Lors de tests ultérieurs, ils ont constaté que la chaleur affaiblissait le lien entre les nanoparticules et les fibres, rendant la dentine plus fragile.

Une étude peut conduire à des matériaux céramiques plus résistants pour les remplacements de dents

Le premier auteur, Jean-Baptiste Forien, étudiant en doctorat à l'Institut Julius Wolff, déclare:

"Nous pensons donc que l'équilibre des contraintes entre les particules et la protéine est important pour la survie prolongée des dents dans la bouche."

L'équipe suggère que leurs résultats pourraient expliquer pourquoi les remplacements de dents artificielles ne sont pas aussi résistants que les dents saines et naturelles. Peut-être que les matériaux céramiques sont trop "passifs" et ne répondent pas aux contraintes de la même manière que les structures naturelles pré-compressées.

Dr. Zaslansky conclut:

"Nos résultats pourraient inspirer le développement de structures céramiques plus résistantes pour la réparation ou le remplacement des dents."

Plus tôt cette année, MNT appris comment une équipe dirigée par l'Université nationale de Taiwan développe un biomatériau durable pour réduire la sensibilité des dents. Écrire dans le journal ACS NanoLes chercheurs notent que leurs tests sur des chiens ont montré que le nouveau biomatériau bouchait plus profondément que les autres traitements.

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