El esmalte es la parte exterior de la corona de los dientes . Esta sustancia , que recubre la dentina , es la más dura y mineralizada del organismo . Junto con la dentina , el cemento y la pulpa dental , es uno de los cuatro tejidos principales que componen el diente. Es la estructura dental (y no el tejido porque no está vascularizado, ni inervado sino mineralizado) normalmente visible, sostenido por una capa subyacente de dentina. Se trata de un 96% de materia mineral, siendo el resto agua y materia orgánica. Su parte mineral está compuesta principalmente por una red de cristales de hidroxiapatita cálcica (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ). El alto porcentaje de minerales en el esmalte es responsable no solo de su resistencia Y de su dureza superior al tejido óseo , sino también de su friabilidad. La dentina, menos mineralizada y menos friable, es fundamental como soporte y compensa las debilidades del esmalte.
El color del esmalte varía de amarillo a gris claro. Como el esmalte es semitranslúcido y opalescente , el color amarillo anaranjado de la dentina (o cualquier material de reparación dental) debajo del esmalte afecta fuertemente la apariencia del diente.
El esmalte varía en grosor en la superficie del diente. Es más grueso en la parte superior de la corona dental (más de 2,5 mm ) y más delgado en la unión esmalte-cemento (ECJ). A diferencia del cemento y el hueso, la matriz orgánica del esmalte no contiene colágeno ni queratina ; en cambio, tiene glicoproteínas ricas en tirosina (amelogeninas, esmalte y "proteína del penacho") cuya función, se cree, es ayudar al crecimiento del esmalte al servir como marco para la construcción, entre otras funciones. Esta matriz orgánica también contiene polisacáridos .
La composición isotópica del esmalte y el análisis del microdesgaste dental observado a escala microscópica en el esmalte permite a los paleontólogos detectar diferencias en función de la composición de la dieta .
El esmalte es la sustancia más dura del cuerpo humano. Compuesto principalmente por fosfato cálcico y carbonato cálcico , que comprende menos del 1% de materia orgánica, está formado por la yuxtaposición de estructuras elementales llamadas perlas o prismas de esmalte. Cada prisma mineralizado, de 4 a 8 µm de diámetro, atraviesa el esmalte desde la unión esmalte-dentina hasta la superficie del diente.
Estos prismas son cristales de hidroxiapatita rodeados por una vaina orgánica, anidados unos dentro de otros. En sección transversal, se asemejan a un ojo de cerradura, con la parte superior hacia la corona del diente y la base hacia la raíz.
La disposición de los cristales dentro de cada prisma es muy compleja. Los ameloblastos (o adamantoblastos), las células que inician la formación del esmalte y las extensiones de tomo, influyen en la forma de los cristales. Los cristales de esmalte de la cabeza del prisma están orientados paralelos al eje mayor de este último mientras que los de la base divergen ligeramente del eje mayor.
La disposición espacial de los prismas de esmalte se comprende más claramente que su estructura interna. Los prismas de esmalte están ubicados en una fila a lo largo del diente, y dentro de cada fila, el eje principal del prisma es generalmente perpendicular a la dentina subyacente. En los dientes permanentes, los prismas de esmalte cerca de la unión esmalte-cemento (ECJ) se inclinan ligeramente hacia la raíz del diente.
El área alrededor del prisma de esmalte consiste en esmalte interprismático. Este último tiene la misma composición que el esmalte prismático; sin embargo, se hace una distinción histológica entre los dos porque la orientación de los cristales es diferente en cada caso. El límite donde los cristales de esmalte prismáticos y los cristales de esmalte interprismáticos se tocan entre sí se llama vaina prismática.
El estudio de las características de la microestructura del esmalte dental (estrías de Retzius, bandas de Hunter-Schreger) permite evaluar las modalidades de desarrollo dentario. Las estrías Retzius (en) son tiras que aparecen en el esmalte cuando se observa en sección transversal al microscopio. Formadas por la variación en el diámetro de las extensiones de los tomos, estas bandas dan fe del crecimiento del esmalte de una manera similar a los anillos de crecimiento de un árbol. Las periquimatos son surcos poco profundos que corresponden a la línea formada por las estrías de Retzius en la superficie del esmalte. Más oscura que las otras bandas, la línea neonatal separa el esmalte formado antes y después del nacimiento. Las bandas de Hunter-Schreger (en) están marcadas por la sucesión de bandas paralelas transversales claras (diazonia) y oscuras (parazonia) debido a la orientación de los prismas en la sección.
La formación de esmalte es una de las etapas del proceso general de formación de los dientes. Cuando observa el tejido del diente en desarrollo bajo un microscopio, puede distinguir diferentes grupos de células, como el órgano adamantino ( órgano del esmalte ), la lámina dental y la papila dental. Las etapas generalmente reconocidas del desarrollo de los dientes son la etapa de yema, la etapa de tapa, la etapa de campana y la etapa de corona (o calcificación). El esmalte en formación solo es visible desde la etapa de corona.
Se sabe desde mediados de la década de 1930 que la fase mineral primaria [~ 96% en peso (% en peso)] del esmalte está constituida por cristales de carbonato de apatita fluorada no estequiométricos cuya disposición cristalina muy particular asegura al diente una gran resistencia al impacto. y llevar.
La amelogénesis (o formación de esmalte) tiene lugar después de que comienza a aparecer la dentina, por células llamadas ameloblastos . formas humanas de esmalte a una velocidad de alrededor de 4 micras por día, comenzando en la ubicación futura de cupsides del diente, el 3 º o 4 º mes de embarazo. La creación del esmalte es compleja, pero pasa por dos etapas: 1) la etapa secretora, que involucra proteínas y una matriz orgánica que forma un esmalte parcialmente mineralizado; 2) una etapa de maduración, que completa la mineralización del esmalte.
Los ameloblastos son células columnares polarizadas. Las proteínas del esmalte se producen en el retículo endoplásmico granular de estas células y luego se liberan al ambiente extracelular donde forman lo que se llama la matriz del esmalte. Esta matriz luego será parcialmente mineralizada por una enzima, la fosfatasa alcalina. Cuando se forma esta primera capa, los ameloblastos se alejan de la dentina, permitiendo el desarrollo de extensiones de Tomes en la parte apical de la célula. La formación de esmalte continúa alrededor de los ameloblastos adyacentes (lo que induce la creación de una superficie dividida, o "pozo", que alberga las extensiones de Tomes) y también alrededor del final de cada extensión de Tomes (que induce la deposición de una matriz de esmalte dentro de cada bien). La matriz dentro del pozo eventualmente se convertirá en el prisma de esmalte y las particiones eventualmente se convertirán en el esmalte interprismático. El único factor distintivo entre los dos es la orientación de los cristales de hidroxiapatita.
Los ameloblastos transportan sustancias utilizadas en la formación del esmalte. El aspecto más notable de esta fase a nivel de los tejidos es que estas células se estrían o tienen un borde ondulado. Esto prueba que los ameloblastos han cambiado de función: de productores (ver la fase de secreción), se convierten en transportadores. Las proteínas utilizadas para el proceso de mineralización final constituyen la mayor parte del material transportado. Las proteínas implicadas más notables son las amelogeninas, las ameloblastinas, las enamelinas y las “proteínas de penacho”. Durante este proceso, las amelogeninas y las ameloblastinas se eliminan después de su uso, pero las esmalte y las “proteínas de mechón” quedan en el esmalte. Al final de esta fase, se completa la mineralización del esmalte.
Al final de la maduración, antes de que el diente aparezca en la boca, los ameloblastos se descomponen.
Por lo tanto, el esmalte, a diferencia de la mayoría de los otros tejidos del cuerpo, no tiene forma de renovarse. Después de la destrucción del esmalte por acción de bacterias o por lesión, ni el organismo ni el dentista podrán reparar el tejido del esmalte. El esmalte también puede verse afectado por procesos no patológicos. Las manchas de los dientes con el tiempo pueden resultar de la exposición a sustancias como el tabaco, el café y el té, pero el color de los dientes también puede oscurecerse gradualmente con la edad. De hecho, el oscurecimiento se debe en parte a los materiales que se acumulan en el esmalte, pero también es uno de los efectos de la esclerotización de la dentina subyacente. Además, con la edad, el esmalte se vuelve menos permeable a los fluidos, menos soluble en ácido y contiene menos agua.
| Tasa de esmalte formado al nacer | Finalización de la mineralización del esmalte. | ||
|---|---|---|---|
| Dientes maxilares primarios |
Incisivo central | ⅚ | 1,5 meses después del nacimiento |
| Incisivo lateral | ⅔ | 2,5 meses después del nacimiento | |
| Canino | ⅓ | 9 meses después del nacimiento | |
| Premolar | Cúspides unidas; esmalte oclusal completamente mineralizado; el tejido mineralizado cubre de ½ a ¾ de la altura de la corona |
6 meses después del nacimiento | |
| Molar | Cúspides unidas; esmalte oclusal incompletamente mineralizado; el tejido mineralizado cubre de ⅕ a ¼ de la altura de la corona |
11 meses después del nacimiento | |
| Dientes mandibulares primarios |
Incisivo central | ⅗ | 2,5 meses después del nacimiento |
| Incisivo lateral | ⅗ | 3 meses después del nacimiento | |
| Canino | ⅓ | 9 meses después del nacimiento | |
| Premolar | Cúspides unidas; esmalte oclusal completamente mineralizado | 5,5 meses después del nacimiento | |
| Molar | Cúspides unidas; esmalte oclusal incompletamente mineralizado |
10 meses después del nacimiento | |
El alto contenido mineral del esmalte, que hace que este tejido sea el más duro de todos los tejidos humanos, también lo hace susceptible a un proceso de desmineralización que a menudo ocurre en forma de caries .
La desmineralización puede tener varias causas. La principal causa de las caries es una dieta rica en azúcares simples (caramelos, bebidas azucaradas e incluso zumos de frutas). La boca contiene una gran cantidad y variedad de bacterias , y cuando la glucosa y la sacarosa , los azúcares dietéticos más comunes se disuelven en la biopelícula bacteriana que cubre la superficie de las encías y los dientes, ciertas bacterias orales interactúan con ella para formar ácido láctico , lo que reduce el pH en la boca. Los cristales de hidroxiapatita en el esmalte luego se desmineralizan, permitiendo una mayor invasión bacteriana y más profunda en el diente.
La bacteria más involucrada en la caries dental es Streptococcus mutans , pero el número y la especie de bacteria varía según la progresión de la destrucción del diente.
La morfología dental provoca la aparición de caries en las muescas, orificios y grietas del esmalte; los lugares más difíciles de alcanzar con un cepillo de dientes , donde los restos de comida se acumulan más fácilmente. Cuando se produce la desmineralización del esmalte, un dentista puede usar un instrumento afilado, como un gancho de dentista, y sentir un "palo" en el sitio de la caries. Si no se controla, el esmalte se desmineraliza hacia la dentina subyacente, que luego también se degrada. Cuando la dentina, que normalmente sostiene el esmalte, se destruye por caries u otros problemas de salud, el esmalte no puede complementar su fragilidad y se desprende fácilmente del diente.
La cariogenicidad (capacidad de causar caries) de un alimento depende de varios factores, como el tiempo que permanecen los azúcares en la boca. No es la cantidad de azúcar ingerida, sino la frecuencia de ingestión de azúcar el principal factor responsable de las caries. Cuando el pH en la boca disminuye por la ingestión de azúcar, el esmalte se desmineraliza y permanece vulnerable durante unos 30 minutos . Por lo tanto, comer una gran cantidad de azúcar solo una vez al día es menos dañino (para los dientes) que tomar una cantidad muy pequeña muchas veces durante el día (en términos de salud bucal, es mejor comer solo un postre en la cena, antes de cepillarse los dientes). sus dientes que comer golosinas durante el día).
Además de las invasiones bacterianas, el esmalte está sujeto a otras fuerzas destructivas. El bruxismo (rechinar de dientes compulsivos) destruye el esmalte rápidamente. La tasa de desgaste del esmalte, denominada atrición , es de 8 µm por año en circunstancias normales. Es un error común creer que el esmalte se desgasta principalmente al masticar. De hecho, los dientes rara vez se tocan durante la masticación. Además, el contacto normal de los dientes se compensa fisiológicamente mediante el ligamento periodontal y la disposición de los dientes cuando la boca está cerrada. Las fuerzas realmente destructivas son los movimientos de parafunción (como la succión, ya sea digital (la mayoría de las veces el pulgar ) o un objeto (chupete o tela), o bruxismo), que pueden causar daño al esmalte, daño irreversible.
Otros procesos de destrucción del esmalte no bacterianos incluyen la abrasión (por elementos extraños como cepillos de dientes o alfileres o vástagos de tubería sostenidos entre los dientes), erosión (por procesos químicos que involucran ácidos , por ejemplo, la acción del jugo de limón o el jugo gástrico cuando se apaga). esófago) y, a veces, la abfracción (por fuerzas de compresión o tensión).
Por lo tanto, el esmalte es muy vulnerable a la desmineralización y los ataques posteriores a la ingestión de azúcar son diarios. Así, la salud dental implica esencialmente métodos preventivos destinados a reducir la presencia de restos de comida y bacterias en contacto con el esmalte. El cepillo de dientes se usa para esto en la mayoría de los países , lo que reduce la cantidad de bacterias y partículas de alimentos en el esmalte. Algunas sociedades aisladas que no tienen acceso a este tipo de material utilizan otros objetos, como trozos de madera fibrosos o afilados, para limpiar los dientes. Para limpiar la superficie del esmalte entre dos dientes adyacentes, se puede utilizar hilo dental . Ni el cepillo de dientes ni el hilo dental pueden llegar a los microscópicos huecos del esmalte, pero unos buenos hábitos de higiene bucal y una dieta baja en azúcares rápidos suelen prevenir suficientemente el desarrollo de la población bacteriana y por tanto la aparición de caries dental.
El flúor se encuentra naturalmente en el agua, pero a tasas muy diferentes. También está presente en todos los alimentos de origen marino (pescados, mariscos, sal marina, etc.). El nivel de fluoruro recomendado en el agua potable es de 1 ppm (partes por millón). El flúor ayuda a prevenir las caries al unirse a los cristales de hidroxiapatita en el esmalte, haciendo que el esmalte sea más resistente a la desmineralización y, por lo tanto, más resistente a la aparición de caries. Sin embargo, demasiado flúor puede ser problemático al causar afecciones llamadas fluorosis dental . La fluorosis es por tanto una sobreexposición al flúor, especialmente entre los 6 meses y los 5 años, y se manifiesta por la aparición de manchas en los dientes. La apariencia de los dientes se vuelve antiestética por decir lo mínimo, incluso si la incidencia de caries en este tipo de esmalte es muy baja. Para evitar este problema, se pueden usar filtros en áreas donde el nivel de fluoruro en el agua del grifo es demasiado alto para reducirlo. El nivel de flúor se considera tóxico cuando supera los 0,05 mg de flúor por kg de masa corporal. El flúor agregado en la pasta de dientes o el enjuague bucal parece tener un efecto limitado tanto en la prevención de la fluorosis como de la caries. Parece que solo el flúor ingerido en agua o sal fluorada puede tener una acción real , ya sea positivo o negativo; solo la superficie del esmalte se ve afectada por el fluoruro de la pasta de dientes.
La saliva tiene un efecto protector sobre el esmalte. Contiene varios elementos protectores y reguladores, actuando individualmente u organizándose en verdaderos sistemas de defensa frente a las bacterias, pero también aportando los iones necesarios para la remineralización del diente, cuando no está demasiado dañado.
Muchas reparaciones dentales requieren eliminar al menos parte del esmalte. Por lo general, el objetivo de esta práctica es acceder a las capas infectadas subyacentes, como la dentina o la pulpa dental, por ejemplo en el caso de la odontología conservadora , la endodoncia o la instalación de una corona . El esmalte también puede haber desaparecido antes de que aparezcan las caries (ver # Destrucción ).
Inventado en 1955, esta técnica utiliza un mordiente dental. Se usa comúnmente en odontología conservadora . Al disolver los minerales del esmalte, el mordiente elimina 10 µm de la superficie del esmalte e implica la creación de una capa porosa de 5 a 50 µm de profundidad. Esto da aspereza al esmalte microscópicamente y aumentará la adherencia de los materiales utilizados para la reparación dental que requieren adhesión ( composite dental ).
Los efectos del mordiente varían según la duración de su aplicación, el tipo de mordiente utilizado y el estado del esmalte al que se aplica el mordiente. También se cree que los resultados obtenidos variarían dependiendo de la orientación de los cristales en el esmalte.
Nota: el término "decoloración" también se encuentra a pesar de su significado pasivo habitual (decoloración del cabello) .
El esmalte maduro es biogénico (producido por organismos vivos) pero no vivo; no tiene células y, por lo tanto, no se repara espontáneamente después de un daño, lo que explica por qué la caries dental es una de las enfermedades crónicas más comunes en los seres humanos.
Todas las estrategias e intentos de remineralización del esmalte han fracasado (mineralización directa en solución, con EDTA), mineralización inducida por proteínas / péptidos (15-17), mineralización inducida por hidrogel , S. Busch (2004) Regeneración del esmalte dental humano . Angew. Chem. En t. Ed. 43, 1428-1431) o por autoensamblaje cristalino de un precursor más o menos bioinspirado . La compleja estructura jerárquica microscópica del esmalte natural aún no se puede reproducir a gran escala, ni siquiera en el laboratorio.
Sabemos cómo producir cerámicas muy duras a alta temperatura, que tienen apariencia de esmalte, pero el fenómeno de biomineralización del esmalte llamado amelogénesis , aunque muy común en la naturaleza, apenas comienza a entenderse. Es desde un punto de vista fisicoquímico y teórico, pero la calidad de los materiales naturales aún lucha por reproducirse in vitro y más aún in vivo . En particular, la regeneración de la apatita en la estructura compleja y bien alineada que contiene el esmalte dental (dotado de una dureza y un rendimiento mecánico excepcionales) sigue siendo un desafío biotecnológico de especial interés para los biomiméticos . Todavía no está claro cómo las microestructuras de materiales biogénicos naturales duros (dientes, garras, cuerno, nácar y algunas conchas de moluscos) se controlan y duplican con tanta precisión.
Hasta 2018 , el patrón de cristal autoensamblado que hace que el esmalte sea tan fuerte nunca podría reproducirse artificialmente. Recientemente, se utilizó con éxito un material compuesto de agregados de iones de fosfato de calcio para producir una capa de un elemento precursor, que indujo el crecimiento de cristales epitaxiales como el que se encuentra en la apatita dental, imitando la biomineralización cristalino-amorfa del borde de este tejido ultraduro, como ocurre en naturaleza.
El esmalte dañado podría así repararse completamente (con propiedades mecánicas a priori idénticas a las del esmalte natural).
La hidroxiapatita (HAP) de fórmula Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 es el modelo simplificado como mineral utilizado para el estudio de la formación y reconstrucción del esmalte.
La biomineralización tiene lugar en un contexto cristalino-amorfo: con una fase amorfa (precursora) que asegura una construcción epitaxial continua , este proceso ha inspirado recientemente una estructura racional entre la hidroxiapatita (PAH) y el fosfato cálcico amorfo (o "PCA", cuya fórmula es Ca3 (PO4) 2nH2O; también se encuentra como precursor de la formación de huesos o espinas de pescado ), que puede imitar la biomineralización e inducir la regeneración epitaxial del esmalte. El crecimiento epitaxial programado, basado en una transformación de fase, parece prometedor para la regeneración del esmalte, más allá incluso para la reproducción biomimética de materiales con estructura compleja. Sin embargo, el crecimiento epitaxial del esmalte con una fase extraña de fosfato cálcico amorfo extraño no se ha realizado in vitro y, para su aplicación clínica en odontología , también se debe desarrollar un método para aplicarlo a los dientes existentes.
Muchos animales tienen dientes muy duros y / o muy afilados ( tiburón , castor ). Los dientes se encuentran entre los restos mejor conservados a lo largo del tiempo; son utilizados por arqueólogos y paleontólogos para identificar y fechar restos humanos y animales, que en ocasiones son muy antiguos. A veces, el ADN se encuentra en buenas condiciones para ser analizado.