Un estudio revela que el esmalte rico en hierro protege, pero no tiñe, los incisivos marrón anaranjado de los roedores

Las ardillas que chirrean, el encantador coipo y los castores que aletean la cola, junto con algunos otros roedores, tienen dientes frontales de color marrón anaranjado. Los investigadores han publicado imágenes de alta resolución de los incisivos de los roedores en ACS Nano, lo que proporciona una visión a nivel atómico del ingenioso esmalte de los dientes y su revestimiento. Descubrieron pequeños espacios de materiales ricos en hierro en el esmalte que forman una capa protectora para los dientes, pero aún más importante, descubrieron que no aportan la tonalidad marrón anaranjada. Estas nuevas perspectivas podrían mejorar la odontología en humanos.

Los dientes de los humanos y los animales están recubiertos de una sustancia cristalina compleja llamada esmalte. Y si bien el esmalte es el tejido más duro del cuerpo, es aún más duro en los roedores. Sus incisivos en constante crecimiento tienen una capa externa adicional de esmalte resistente al ácido y rico en hierro. Anteriormente, los investigadores sugirieron que este material rico en hierro también era responsable del llamativo color marrón anaranjado de los incisivos de muchos roedores. Sin embargo, la estructura microscópica del esmalte rico en hierro no se había caracterizado por completo. Para conocer más sobre la composición del esmalte de los dientes de los roedores, Vesna Srot y sus colegas tomaron imágenes de alta resolución de muestras de incisivos de varias especies.

Los investigadores recogieron incisivos de roedores que viven en diferentes ambientes: castores, coipos, ardillas, marmotas, ratas, topillos y ratones. Para investigar la estructura, la composición elemental y la transmisión de color del esmalte, se tomaron cortes finos de diferentes secciones de los dientes y se prepararon para obtener imágenes con microscopía óptica, tomografía 3D de haz de iones focalizados y microscopía electrónica de transmisión de barrido. Las imágenes de resolución a escala micro y nano revelaron lo siguiente:

• Inicialmente, las células que sintetizan los componentes del esmalte producen partículas de 6 a 8 nanómetros de proteínas de almacenamiento de hierro denominadas ferritinas, que son el material de origen de los iones de hierro en el esmalte maduro.
• A medida que el esmalte madura y se solidifica antes de que los dientes salgan de las encías, el material similar a la ferrihidrita que contiene hierro se desplaza hacia la capa externa del esmalte, ocupando los espacios vacíos entre los cristales de hidroxiapatita que contienen calcio.
• La microestructura del esmalte rico en hierro contiene espacios alargados de tamaño nanométrico llenos de pequeñas cantidades de material similar a la ferrihidrita, que contribuyen a la resistencia al ácido, si bien los espacios llenos representan menos del 2 % del volumen del esmalte rico en hierro. 
• Si bien estos resultados indican que los diferentes tipos de roedores desarrollan la capa externa de esmalte rica en hierro de manera similar, la profundidad de la capa varía según la especie, los ratones tienen la capa más delgada y los coipos la más gruesa.
• Por último, el intenso color naranja-marrón de los incisivos de los roedores no procede de los espacios llenos en el esmalte, como se pensaba anteriormente, sino de una fina capa superficial compuesta de aminoácidos aromáticos y minerales inorgánicos.

Los investigadores sugieren que añadir pequeñas cantidades de minerales de hierro biocompatibles incoloros o similares a la ferrihidrita a los productos de cuidado dental podría proporcionar una protección excepcional para el esmalte dental humano. Además, incorporar pequeñas cantidades de hidróxidos de hierro al esmalte sintético podría producir restauraciones más duraderas para los dientes de los humanos.

Los autores agradecen la financiación del programa de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea.

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