“Regeneração” da estrutura cristalina de esmalte: uma vista para o futuro?

Por Michelle Tillmann Biz – Dpto. de Ciências Morfológicas / UFSC

O dente é uma estrutura extremamente complexa composto por esmalte, dentina, cemento, osso alveolar, ligamento periodontal e polpa dentária. Destes tecidos, o mais peculiar é o esmalte por ser o tecido mais duro do corpo e um tecido que perde conexão com a célula que deu origem a ele. Deixe-me explicar!

O corpo possui quatro tecidos mineralizados: esmalte, dentina, cemento e osso. Estes tecidos são formados por uma mescla de matriz orgânica (água e proteínas) e matriz inorgânica (o cristal de hidroxiapatita (HA) formado basicamente por íons cálcio e fosfato e que dá a dureza a esta matriz. Três pontos principais diferem um tecido mineralizado do outro: quantidade de HA, tipos de proteínas presentes na matriz e, por fim, a forma como as matrizes orgânica e inorgânica, se organizam. Em relação a quantidade de HA, o esmalte é o mais duro de todos, seguido da dentina, osso e cemento (97%, 70%, 65% e 60% de HA respectivamente). E particularmente no esmalte, estes cristais se arranjam em prismas que se encontram paralelos entre si. Essa arquitetura única aliada com a quantidade de HA garante ao esmalte não só o fato de ser o tecido mais duro do corpo, mas também de resistência ao desgaste durante as forças da mastigação.

Figura 1: Sequência do nascimento de um dente. Em lilás são representados os ameloblastos e epitélio oral (A-B), note a origem comum destes dois tipos celulares (ectoderma), isso facilitará a fusão deles quando se aproximarem (B). Com a fusão, inicia-se um processo de morte celular (apoptose) que enfraquece o epitélio, e somado à pressão do dente faz romper o epitélio e o surgimento de dente na cavidade oral (C). Ao final, quando o dente estiver em posição na cavidade oral, o esmalte estará completamente desnudo de ameloblastos e o epitélio oral vai circundar o dente na região cervical formando a gengiva (D). Imagem adaptada de Avery & Chiego Jr., 2005.

Ainda, a maneira como o esmalte é formado (pelos ameloblastos, a célula responsável pela formação desse tecido) também guarda peculiaridades. Com a coroa do dente pronta (ainda dentro do corpo da mandíbula e maxila), os ameloblastos formam um tapete de células que recobre o esmalte. Porém, com a proximidade do dente na cavidade oral, este tapete de células fusiona com a gengiva e, neste ponto de fusão, inicia a morte programada destas células (chamada de apoptose). Somando ainda a pressão do dente, culminará com o rompimento da gengiva e o aparecimento do dente na cavidade oral. Assim, os ameloblastos deixam de existir na superfície deste dente, expondo o esmalte formado na cavidade oral; ou seja, em um indivíduo que possua todos os dentes já em boca, não há mais ameloblastos (vide figura 1 para entender melhor!). Isso acarreta um problema para o esmalte: por não ter mais a célula que o formou, o esmalte não tem capacidade fisiológica de regeneração (nem mesmo as técnicas de uso de células tronco conseguem um processo de regeneração passível de ser utilizado clinicamente). Ou seja, pelo menos até o momento não é possível regenerar clinicamente o esmalte (ao contrário do que muitas propagandas de produtos de higiene oral que prometem a tal “regeneração”… mas isso é assunto para um outro texto do CDQ…).

E quando se perde o esmalte (seja por fratura ou cárie) o que fazer? Substituí-lo por materiais sintéticos, sendo as resinas e as cerâmicas os mais utilizados, geralmente usados diretamente sobre a dentina, ou como revestimentos de coroas metálicas fixadas aos dentes. Embora estes materiais possam satisfazer o quesito estético, falham em muito no quesito físico. A resina, por exemplo, possui um grau de desgaste maior que o esmalte (perdendo a morfologia ao longo do tempo). Já a cerâmica possui uma resistência ao desgaste maior que o esmalte (o que acarretará um desgaste além do usual no dente oposto).

Pensando nessa dificuldade de regenerar o esmalte e na importância de obter um material sintético o mais próximo possível do esmalte CIENTISTAS DESCOBRIRAM QUE... é possível obter uma estrutura cristalina de HA semelhante ao esmalte a partir de um molde de fibroína de seda (FS; uma proteína estrutural) e solução saturada de cálcio e fosfato e uma técnica de evaporação rotativa. Vamos por partes!

A evaporação rotativa é uma técnica que utiliza solução com alta concentração de íons (neste caso de cálcio e fosfato) no interior de tubos submetidos à constante rotação. Já a FS é a proteína estrutural da seda (composta por serina e fibrina) e foi usada neste estudo para controlar a formação dos cristais de HA. A FS possui excelente biocompatibilidade, biodegradabilidade e propriedades mecânicas que a faz ser usada comumente na síntese de materiais que buscam imitar o natural biológico (material biomimético), de matriz óssea por exemplo. Vale aqui ressaltar que seu uso parte do princípio que a formação da concha de moluscos (também formada por HA) é regulada por uma proteína com estrutura semelhante a FS.

Assim, os cientistas aplicaram esta técnica buscando formar estes cristais de HA sobre esmalte natural, dentina e titânio. Os cientistas verificaram que foi possível formar uma arquitetura de HA onde a estrutura do cristal apresentou-se densamente compactada ao longo de seu eixo, ou seja, apresentou uma estrutura semelhante ao esmalte em algum nível, porém não ainda em seu arranjo total. Isso demonstra o grande desafio de mimetizar a estrutura do esmalte, seja utilizando um método celular (célula tronco) ou acelular (síntese).

Embora ainda limitada, essa estratégia lança um olhar para uma nova possibilidade de revestir de cristais de HA as coroas metálicas, a exemplo das cerâmicas comumente usadas, buscando o equilíbrio entre a estética e as propriedades físicas desejáveis em um material sintético utilizado em substituição ao esmalte.

E assim, a corrida pelo “prêmio Nobel da regeneração do esmalte” continua…

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