Gli scoiattoli chiacchieroni, le affascinanti nutrie e i castori che schiaffeggiano la coda, insieme ad alcuni altri roditori, hanno denti anteriori marrone-arancio. I ricercatori hanno pubblicato immagini ad alta risoluzione degli incisivi dei roditori in ACS Nano , fornendo una visione a livello atomico dello smalto ingegnoso dei denti e del suo rivestimento. Hanno scoperto minuscole sacche di materiali ricchi di ferro nello smalto che formano uno scudo protettivo per i denti ma, cosa importante, non contribuiscono alla tonalità arancione-marrone:nuove intuizioni che potrebbero migliorare l'odontoiatria umana.

I denti umani e animali sono rivestiti da una complessa sostanza cristallina chiamata smalto. E mentre lo smalto è il tessuto più duro del nostro corpo, lo è ancora di più nei roditori. I loro incisivi in ​​continua crescita hanno uno strato esterno aggiuntivo di smalto ricco di ferro e resistente agli acidi.

In precedenza, i ricercatori avevano suggerito che questo materiale ricco di ferro fosse anche responsabile del sorprendente colore dall'arancione al marrone degli incisivi di molti roditori. Tuttavia, la struttura microscopica dello smalto ricco di ferro non era stata completamente caratterizzata. Per saperne di più sulla composizione dello smalto dei denti dei roditori, Vesna Srot e colleghi hanno catturato immagini ad alta risoluzione di campioni di incisivi di diverse specie.

I ricercatori hanno raccolto incisivi di roditori che vivono in ambienti diversi:castori, nutrie, scoiattoli, marmotte, ratti, arvicole e topi. Per studiare la struttura, la composizione elementare e la trasmissione del colore dello smalto, sono state prelevate fette sottili da diverse sezioni dei denti e preparate per l’imaging con microscopia ottica, tomografia a fascio ionico focalizzato 3D e microscopia elettronica a trasmissione di scansione. Le immagini con risoluzione su micro e nanoscala hanno rivelato:

• Inizialmente, le cellule che sintetizzano i componenti dello smalto producono particelle di proteine ​​di stoccaggio del ferro chiamate ferritine, larghe da 6 a 8 nanometri, che sono il materiale di partenza per gli ioni ferro nello smalto maturato.
• Mentre lo smalto matura e si solidifica prima che i denti escano dalle gengive, il materiale simile alla ferriidrite contenente ferro si sposta nello strato esterno dello smalto, occupando gli spazi vuoti tra i cristalli di idrossiapatite contenenti calcio.
• La microstruttura dello smalto ricco di ferro contiene tasche allungate di dimensioni nanometriche riempite con piccole quantità di materiale simile alla ferriidrite, che contribuiscono alla resistenza agli acidi anche se le tasche riempite rappresentano meno del 2% del volume di smalto ricco di ferro smalto.
• Mentre questi risultati suggeriscono che diversi tipi di roditori sviluppano lo strato di smalto esterno ricco di ferro in modo simile, la profondità dello strato varia a seconda della specie, con i topi che hanno gli strati più sottili e le nutrie che hanno gli strati più spessi.
• Infine, l'intenso colore arancio-marrone degli incisivi dei roditori non deriva dalle tasche piene dello smalto, come si pensava in precedenza, ma da un sottile strato superficiale composto da aminoacidi aromatici e minerali inorganici.

I ricercatori suggeriscono che l’aggiunta di piccole quantità di minerali di ferro biocompatibili simili alla ferriidrite o altri minerali di ferro incolori e biocompatibili ai prodotti per l’igiene dentale potrebbe fornire una protezione eccezionale per lo smalto dei denti umani. Inoltre, incorporando piccole quantità di idrossidi di ferro nello smalto sintetico si potrebbero produrre restauri più duraturi per i denti umani.

Ulteriori informazioni: Architettura ingegnosa e generazione di colorazioni nello smalto dei denti dei roditori, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.4c00578

Informazioni sul giornale: ACS Nano

Fornito dall'American Chemical Society