DT News - Brazil - Cientistas se inspiram em dentes de panda gigante

Dental Tribune International

qui. 4 julho 2019

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SHENYANG/ HEFEI/ LANZHOU, China / BERKELEY, Califórnia, EUA: O esmalte dentário protege os dentes ao longo da vida útil de um organismo, proporcionando uma superfície rígida resistente ao desgaste e a resistência ao impacto sem quebrar. Segundo os pesquisadores, o panda gigante tem um esmalte dentário particularmente resistente, que pode recuperar sua estrutura e geometria para neutralizar os estágios iniciais dos danos.

A equipe que investigou a estrutura dentária do panda foi composta por pesquisadores do Instituto de Pesquisa de Metal da Academia Chinesa de Ciências em Shenyang, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China em Hefei, da Universidade de Tecnologia de Lanzhou em Lanzhou e da Universidade da Califórnia, em Berkeley, nos EUA. Eles acreditam que suas observações podem ser replicadas no esmalte dentário de todos os vertebrados, incluindo humanos, e inspiram o design de cerâmicas artificiais duráveis.

“O esmalte dentário possui uma durabilidade excepcional e desempenha um papel crítico na função dos dentes, no entanto, exibe uma resistência notavelmente baixa ao início de rachaduras em larga escala comparáveis aos minerais geológicos”, disse o Prof. Robert O. Ritchie, quem liderou o estudo.

O engenhoso design do esmalte dos dentes do panda, que tem que suportar uma dieta diária de bambu - um material de força e resistência notáveis - compreende prismas em microescala paralelos compostos de fibras nanométricas verticalmente alinhadas da hidroxiapatita mineral matriz. Quando há um impacto no esmalte, uma variedade de diferentes mecanismos de deformação ocorre para mitigar o crescimento de pequenas rachaduras e evitar a formação de grandes rachaduras.

“O esmalte dentário é capaz de recuperar parcialmente sua geometria e estrutura em dimensões nanométricas a microescala de forma autônoma após a deformação para neutralizar o estágio inicial do dano”, explicou o primeiro autor Zengqian Liu. “[Esta] propriedade resulta da arquitetura exclusiva do esmalte dos dentes, especificamente o alinhamento vertical de fibras minerais em nanoescala e prismas em microescala dentro de uma matriz rica em nutrientes e sensível à água.”

A hidratação desempenha um papel fundamental no processo. A viscoelasticidade da matriz rica em orgânicos ao redor dos prismas e fibras minerais facilita a auto recuperação, enquanto a presença de água diminui a largura de quaisquer rachaduras que se formam, com um custo menor em termos de dureza.

"Nossas descobertas identificam um novo meio pelo qual o esmalte dentário dos vertebrados desenvolve uma durabilidade excepcional para realizar sua funcionalidade", acrescentou Liu. “O processo de auto recuperação representa uma nova fonte de durabilidade que difere marcadamente do protocolo convencional de mecânica de fraturas.”

Como a arquitetura do esmalte dentário do panda é essencialmente semelhante à de outros vertebrados, os pesquisadores acreditam que esse comportamento de auto recuperação provavelmente ocorra no esmalte dentário em geral. "Nossas descobertas também oferecem inspiração para o desenvolvimento de materiais cerâmicos artificiais, duráveis e auto recuperáveis", disse Ritchie. A equipe espera desenvolver materiais duráveis auto recuperáveis inspirados em esmalte dentário através da introdução de polímeros de memória de forma na interface da cerâmica.

O estudo, intitulado “Nano - microescala de auto recuperação induzida pela hidratação do esmalte dentário do panda gigante”, foi publicado na edição de novembro de 2018 da Acta Biomaterialia.

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