Se si rivelasse effettivamente scalabile per applicazioni pratiche, il nuovo materiale creato in laboratorio potrebbe anche essere usato per riparare le fratture, realizzare pacemaker di nuova generazione e persino protesi dentali “intelligenti” con abilità diagnostiche.
Lo smalto, il rivestimento esterno di un dente, è la sostanza più dura del corpo umano. Ed è anche notoriamente difficile da replicare in modo artificiale. Nel corso della storia, i dentisti hanno riparato denti danneggiati e cariati usando di tutto, dalla cera d’api ai composti al mercurio, per arrivare ai moderni materiali a base di ceramica o resina. Ma presto potrebbero avere un’opzione sintetica che è molto più vicina alla realtà.
Un gruppo di ingegneri chimici e strutturali ha inventato un nuovo materiale che imita le proprietà fondamentali dello smalto: è robusto e – molto importante – anche leggermente elastico. Questa sostanza versatile potrebbe essere usata per rinforzare le ossa fratturate, creare migliori pacemaker e, oltre a servire come sostituto dello smalto dentale, portare le otturazioni a un livello più elevato realizzando “denti intelligenti”.
Lo smalto naturale ha il difficile compito di proteggere i denti, che sono costantemente sollecitati dai batteri orali, dai cibi acidi, dalla masticazione e anche dal parlare. Nel corso del tempo, poi, si aggiunge l’usura. “Conserviamo la stessa dentatura per sessant’anni, o forse anche di più”, spiega Nicholas Kotov, ingegnere chimico dell’Università del Michigan e coautore dello studio. “Si tratta quindi di un enorme stress chimico e meccanico.” E a differenza delle ossa, lo smalto non può essere rigenerato dal corpo umano.
La combinazione cruciale di durezza e flessibilità dello smalto è difficile da riprodurre. “I materiali morbidi sono normalmente più facili da realizzare”, puntualizza Kotov. Il segreto delle proprietà uniche ed equilibrate dello smalto è nella sua struttura. È composto da milioni di piccolissimi bastoncelli di fosfato di calcio strettamente impacchettati, visibili solo con un microscopio elettronico.
“Immaginate un pacchetto di matite quando le tenete insieme”, spiega Janet Moradian-Oldak, biochimica della University of Southern California che non ha partecipato alla ricerca. Questa disposizione permette ai bastoncelli di comprimersi leggermente sotto pressione, invece di frantumarsi, pur mantenendo una struttura complessiva estremamente robusta. Lo smalto artificiale imita questa configurazione, legando insieme i bastoncelli di fosfato di calcio con catene polimeriche flessibili.
I ricercatori hanno modellizzato il loro nuovo materiale a forma di dente, poi hanno verficato la sua tendenza a incrinarsi quando sottoposto a calore e pressione intensi. “È elegante il modo in cui questi autori usano l’ingegneria e le dure condizioni di laboratorio per imitare quello che fanno le cellule e la natura”, commenta Moradian-Oldak. In definitiva, il gruppo ha scoperto che lo smalto artificiale potrebbe sopportare più sollecitazioni del materiale naturale.
Il materiale, però, potrebbe non essere un perfetto analogo del dente. “Non vedo molte risposte nell’articolo per imitare la struttura tridimensionale dello smalto umano”, commenta Thomas Diekwisch, direttore della divisione di ricerca craniofacciale della Texas A&M University, non coinvolto nel nuovo studio. Ma, nota, ciò non significa che non sarà utile. “Almeno per la biomimetica funzionale, non è necessario riprodurre esattamente ciò quello fa la natura.”
Al di fuori del suo ovvio potenziale in odontoiatria, Kotov immagina che il materiale possa essere usato per costruire pacemaker migliori e più duraturi per le persone con malattie cardiache, o per rinforzare le ossa rese fragili da una grave osteoporosi. Lo scienziato ritiene che il materiale possa anche essere modificato per creare un “dente intelligente”, una protesi contenente sensori che potrebbero sincronizzarsi con uno smartphone. Un dispositivo del genere potrebbe monitorare il respiro di una persona e i batteri della bocca per evidenziare anomalie, il che permetterebbe ai medici di diagnosticare condizioni come il diabete prima che il paziente ne sia consapevole.
Ma prima che possa debuttare nell’ambulatorio del dentista, il materiale dev’essere accessibile, riproducibile su grande scala e clinicamente testato in termini di sicurezza ed efficacia. “Sono impressionato dall’approccio usato”, aggiunge Moradian-Oldak. “La domanda è: quanto è pratico?”
Kotov dice che il suo gruppo ha usato composti rigorosamente biocompatibili nel processo di fabbricazione, il che significa che lo smalto artificiale dovrebbe essere teoricamente sicuro per gli esseri umani. Spera di vederlo usato nei prossimi anni, ma non sta facendo alcuna previsione. Parafrasando una citazione che è stata attribuita a personaggi come Niels Bohr e Yogi Berra, Kotov dice: “È molto difficile prevedere qualcosa, specialmente il futuro”.
Fonte: Le Scienze
