Os alimentos deixam rastros permanentes nos dentes. Vacas mastigando grama, tigres rasgando um pedaço de carne crua e humanos mastigando chips de tortilla acabam com pequenos arranhões e cortes no esmalte dos dentes. O exame dessas marcas na microescala - o que os pesquisadores chamam de "microdesgaste" - levou a novas descobertas sobre a natureza dos dentes e a dieta de nossos ancestrais humanos.

Agora, uma equipe de pesquisadores examinou ainda mais os dentes e documentou os efeitos da mastigação nas estruturas nanométricas que compõem o esmalte dentário. Os insights de suas pesquisas têm amplas implicações. Eles podem levar a um melhor atendimento odontológico, mas também fornecem novas ferramentas para cientistas que estudam dentes fósseis, bem como bioengenheiros que constroem os materiais do futuro.

Peter Ungar, Distinto Professor de Antropologia, e Ryan Tian, professor associado de química inorgânica, trabalhou com pesquisadores da Southwest Jiaotong University em Chengdu, China, sobre este projeto e seus resultados são publicados no Interface do Jornal da Royal Society .

Os pesquisadores usaram microscópios de alta potência para observar os efeitos de diferentes tipos de desgaste nas nanoestruturas que compõem o esmalte dos dentes. O esmalte é composto por fios de nanopartículas em forma de fita chamados cristalitos de hidroxiapatita, que são empilhados uns sobre os outros e colados por proteínas.

"Cristalitos de hidroxapatita são as unidades fundamentais do esmalte, cada um com menos de 1/1000 da espessura de um cabelo humano, ", disse Ungar." A maioria das pesquisas sobre o desgaste dentário até agora se concentrou nos efeitos em escalas muito maiores, mas temos que estudar o esmalte nesse nível mais refinado para entender verdadeiramente a natureza de como o tecido mais duro de nosso corpo resiste ao desgaste. "

Usando dicas feitas de diferentes tipos de materiais, os pesquisadores aplicaram pressão na superfície dos molares humanos, que foram extraídos para fins ortodônticos. Eles coçaram os dentes, mover a ponta pela superfície para simular a ação dos dentes movendo-se uns contra os outros durante a mastigação. Eles também recuaram a superfície dos dentes, pressionando a ponta contra o esmalte para simular a pressão causada pelo esmagamento dos alimentos.

Os pesquisadores observaram que em todos os níveis de pressão, arranhar levou a mais danos do que indentação, mas que ambos os tipos de estresse resultaram em três tipos diferentes de danos. "Arrancar" ocorre quando os cristalitos são separados uns dos outros. Aplicar mais pressão no esmalte leva à "deformação, "ou a flexão e compressão dos cristalitos. Em níveis de pressão ainda mais elevados, as ligações químicas que mantinham os cristalitos juntos se romperam. Eles chamaram isso de "fragmentação".

Compreender os efeitos da mastigação neste nível fundamental tem implicações para uma ampla gama de campos, da odontologia clínica à biologia evolutiva e à biomedicina.

"As descobertas na química tribológica de superfície podem nos ajudar a entender a natureza da ligação química interfacial entre as nanopartículas que a Mãe Natureza usa para fazer biominerais de todos os tipos sob demanda, "disse Tian.