O esmalte é a parte externa da coroa dos dentes . Essa substância , que recobre a dentina , é a mais dura e mineralizada do corpo . Junto com a dentina , o cemento e a polpa dentária , é um dos quatro principais tecidos que compõem o dente. É a estrutura dentária (e não o tecido, porque não é vascularizada, nem inervada, mas mineralizada) normalmente visível, sustentada por uma camada subjacente de dentina. É 96% de matéria mineral, sendo o restante água e matéria orgânica. Sua parte mineral é composta principalmente por uma rede de cristais de hidroxiapatita de cálcio (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ). A alta porcentagem de minerais no esmalte é responsável não só por sua resistência E sua dureza superior ao tecido ósseo , mas também por sua friabilidade. A dentina, menos mineralizada e menos friável, é essencial como suporte e compensa as fragilidades do esmalte.
A cor do esmalte varia do amarelo ao cinza claro. Como o esmalte é semitranslúcido e opalescente , a cor amarelo-laranja da dentina (ou de qualquer material de reparo dentário) sob o esmalte afeta fortemente a aparência do dente.
O esmalte varia em espessura na superfície do dente. É mais espesso no topo da coroa dentária (mais de 2,5 mm ) e mais fino na junção esmalte-cimento (JEC). Ao contrário do cemento e do osso, a matriz orgânica do esmalte não contém colágeno ou queratina ; em vez disso, possui glicoproteínas ricas em tirosina (amelogeninas, esmaltes e "proteína do tufo") cujo papel é, acredita-se, ajudar o crescimento do esmalte servindo como uma estrutura de construção, entre outras funções. Esta matriz orgânica também contém polissacarídeos .
A composição isotópica do esmalte e a análise do microdesgaste dental observado em escala microscópica no esmalte permitem aos paleontologistas detectar diferenças com base na composição da dieta .
O esmalte é a substância mais dura do corpo humano. Composto principalmente por fosfato de cálcio e carbonato de cálcio , compreendendo menos de 1% de matéria orgânica, é formado pela justaposição de estruturas elementares denominadas contas ou prismas de esmalte. Cada prisma mineralizado, com 4 a 8 µm de diâmetro, atravessa o esmalte da junção esmalte-dentina até a superfície do dente.
Esses prismas são cristais de hidroxiapatita envoltos por uma bainha orgânica, aninhados uns nos outros. Em seção transversal, eles se parecem com um buraco de fechadura, com a parte superior voltada para a coroa do dente e a base voltada para a raiz.
O arranjo dos cristais dentro de cada prisma é muito complexo. Ameloblastos (ou adamantoblastos), células que iniciam a formação do esmalte, e extensões Tome influenciam a forma do cristal. Os cristais de esmalte da cabeça do prisma são orientados paralelamente ao eixo maior deste último, enquanto os da base divergem ligeiramente do eixo maior.
O arranjo espacial dos prismas de esmalte é compreendido mais claramente do que sua estrutura interna. Os prismas de esmalte estão localizados em uma fileira ao longo do dente e, dentro de cada fileira, o eixo principal do prisma é geralmente perpendicular à dentina subjacente. Nos dentes permanentes, os prismas de esmalte próximos à junção esmalte-cimento (JEC) inclinam-se levemente em direção à raiz do dente.
A área ao redor do prisma de esmalte consiste em esmalte interprismático. Este último tem a mesma composição do esmalte do prisma; no entanto, uma distinção histológica é feita entre os dois porque a orientação dos cristais é diferente em cada caso. O limite onde os cristais de esmalte prismáticos e os cristais de esmalte interprismáticos se tocam é chamado de bainha prismática.
O estudo das características da microestrutura do esmalte dentário (Retzius striae, bandas de Hunter-Schreger) permite avaliar as modalidades de desenvolvimento dentário. As estrias Retzius (en) são faixas que aparecem no esmalte quando observadas em corte transversal ao microscópio. Formadas pela variação do diâmetro das extensões de Tomes, essas faixas atestam o crescimento do esmalte de maneira semelhante aos anéis de crescimento de uma árvore. Os periquimatos são sulcos superficiais correspondentes à linha formada pelas estrias de Retzius na superfície do esmalte. Mais escura que as outras bandas, a linha neonatal separa o esmalte formado antes e depois do nascimento. As bandas Hunter-Schreger (in) são marcadas pela sucessão de bandas transversais paralelas claras (diazonia) e escuras (parazonia) devido à orientação dos prismas na seção.
A formação do esmalte é uma das etapas do processo geral de formação do dente. Quando observamos o tecido dentário em desenvolvimento ao microscópio, podemos distinguir diferentes grupos de células, como o órgão adamantino ( órgão do esmalte ), a lâmina dentária e a papila dentária. Os estágios de desenvolvimento do dente geralmente reconhecidos são o estágio do botão, o estágio do capuz, o estágio do sino e o estágio da coroa (ou calcificação). O esmalte em formação só é visível na fase da coroa.
É sabido desde meados dos anos 1930 que a fase mineral primária [~ 96% em peso (% em peso)] do esmalte consiste em cristais de carbonato de apatita fluorados não estequiométricos cujos arranjos cristalinos muito particulares garantem ao dente grande resistência ao impacto e usar.
A amelogênese (ou formação do esmalte) ocorre depois que a dentina começa a aparecer, por células chamadas ameloblastos . formas humanas de esmalte a uma taxa de cerca de 4 microns por dia, começando no local futuro da cupsides do dente, a 3 ª ou 4 ª mês de gravidez. A formação do esmalte é complexa, mas passa por duas etapas: 1) a fase secretora, que envolve proteínas e uma matriz orgânica formando um esmalte parcialmente mineralizado; 2) um estágio de maturação, que completa a mineralização do esmalte.
Ameloblastos são células colunares polarizadas. As proteínas do esmalte são produzidas no retículo endoplasmático granular dessas células e, em seguida, liberadas no ambiente extracelular, onde formam o que é chamado de matriz do esmalte. Essa matriz será então parcialmente mineralizada por uma enzima, a fosfatase alcalina. Quando essa primeira camada é formada, os ameloblastos se afastam da dentina, permitindo o desenvolvimento de extensões de Tomos na parte apical da célula. A formação do esmalte continua ao redor dos ameloblastos adjacentes (o que induz a criação de uma superfície particionada, ou "poço", que abriga as extensões de Tomes) e também ao redor do final de cada extensão de Tomes (que induz a deposição de uma matriz de esmalte dentro de cada Nós vamos). A matriz dentro do poço acabará se tornando o prisma de esmalte e as partições acabarão se tornando o esmalte interprismático. O único fator de distinção entre os dois é a orientação dos cristais de hidroxiapatita.
ameloblastos carregam substâncias usadas na formação do esmalte. O aspecto mais notável dessa fase no nível do tecido é que essas células se tornam estriadas ou têm uma borda ondulada. Isso prova que os ameloblastos mudaram de função: de produtores (veja a fase de secreção), tornam-se transportadores. As proteínas utilizadas para o processo de mineralização final constituem a maior parte do material transportado. As proteínas mais notáveis envolvidas são amelogeninas, ameloblastinas, enamelinas e “proteínas do tufo”. Durante esse processo, as amelogeninas e ameloblastinas são eliminadas após o uso, mas as esmalinas e as “proteínas do tufo” permanecem no esmalte. No final desta fase, a mineralização do esmalte está completa.
No final da maturação, antes que o dente apareça na boca, os ameloblastos se decompõem.
Portanto, o esmalte, ao contrário da maioria dos outros tecidos do corpo, não tem como se renovar. Após a destruição do esmalte pela ação de bactérias ou por lesão, nem o organismo nem o dentista serão capazes de reparar o tecido do esmalte. O esmalte também pode ser afetado por processos não patológicos. A coloração dos dentes com o tempo pode resultar da exposição a substâncias como tabaco, café e chá, mas a cor dos dentes também pode escurecer gradualmente com a idade. Na verdade, o escurecimento se deve em parte aos materiais que se acumulam no esmalte, mas também é um dos efeitos da esclerotização da dentina subjacente. Além disso, com a idade, o esmalte se torna menos permeável aos fluidos, menos solúvel em ácido e contém menos água.
Taxa de esmalte formado no nascimento | Conclusão da mineralização do esmalte | ||
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Dentes Maxilares Primários |
Incisivo central | ⅚ | 1,5 meses após o nascimento |
Incisivo lateral | ⅔ | 2,5 meses após o nascimento | |
Canino | ⅓ | 9 meses após o nascimento | |
Pré-molar | Cúspides unidas; esmalte oclusal totalmente mineralizado; o tecido mineralizado cobre ½ a ¾ da altura da coroa |
6 meses após o nascimento | |
Molar | Cúspides unidas; esmalte oclusal incompletamente mineralizado; o tecido mineralizado cobre ⅕ a ¼ da altura da coroa |
11 meses após o nascimento | |
Dentes Mandibulares Primários |
Incisivo central | ⅗ | 2,5 meses após o nascimento |
Incisivo lateral | ⅗ | 3 meses após o nascimento | |
Canino | ⅓ | 9 meses após o nascimento | |
Pré-molar | Cúspides unidas; esmalte oclusal totalmente mineralizado | 5,5 meses após o nascimento | |
Molar | Cúspides unidas; esmalte oclusal incompletamente mineralizado |
10 meses após o nascimento |
O alto teor de minerais do esmalte, que torna esse tecido o mais duro de todos os tecidos humanos, também o torna suscetível a um processo de desmineralização que freqüentemente ocorre na forma de cárie dentária .
A desmineralização pode ter várias causas. A principal causa das cáries é uma dieta rica em açúcares simples (doces, bebidas açucaradas e até sumos de fruta). A boca contém um grande número e variedade de bactérias , e quando a glicose e a sacarose , os açúcares dietéticos mais comuns se dissolvem no biofilme bacteriano que cobre a superfície da gengiva e dos dentes, certas bactérias orais interagem com ela para formar ácido láctico , o que diminui o pH na boca. Os cristais de hidroxiapatita no esmalte são então desmineralizados, permitindo uma invasão bacteriana maior e mais profunda no dente.
A bactéria mais envolvida na cárie dentária é o Streptococcus mutans , mas o número e as espécies de bactérias variam dependendo da progressão da destruição do dente.
A morfologia dentária faz com que a cárie dentária apareça em entalhes, orifícios e rachaduras no esmalte; locais que são mais difíceis de alcançar com a escova de dentes , onde restos de comida se acumulam com mais facilidade. Quando ocorre a desmineralização do esmalte, o dentista pode usar um instrumento afiado, como um gancho de dentista, e sentir uma “vara” no local da cárie. Se não for verificado, o esmalte desmineraliza para a dentina subjacente, que então também é degradada. Quando a dentina, que normalmente sustenta o esmalte, é destruída por cárie ou outro problema de saúde, o esmalte é incapaz de complementar sua fragilidade e é facilmente destacado do dente.
A cariogenicidade (capacidade de causar cáries) de um alimento depende de vários fatores, como o tempo que os açúcares permanecem na boca. Não é a quantidade de açúcar ingerida, mas a frequência de ingestão de açúcar que é o principal fator responsável pelas cáries. Quando o pH na boca diminui pela ingestão de açúcar, o esmalte se desmineraliza e permanece vulnerável por cerca de 30 minutos . Assim, comer uma grande quantidade de açúcar apenas uma vez ao dia é menos prejudicial (para os dentes) do que uma pequena quantidade muitas vezes ao dia (em termos de saúde bucal, é melhor comer apenas uma sobremesa no jantar, antes da escovação seus dentes do que comer guloseimas durante o dia).
Além das invasões bacterianas, o esmalte está sujeito a outras forças destrutivas. O bruxismo (ranger de dente compulsivo) destrói o esmalte rapidamente. A taxa de desgaste do esmalte, chamada de atrito , é de 8 µm por ano em circunstâncias normais. É um erro comum acreditar que o esmalte se desgasta principalmente com a mastigação. Na verdade, os dentes raramente se tocam durante a mastigação. Além disso, o contato normal dos dentes é fisiologicamente compensado pelo ligamento periodontal e pela disposição dos dentes quando a boca está fechada. As forças realmente destrutivas são os movimentos parafuncionais (como a sucção, seja digital (na maioria das vezes o polegar ) ou de objeto (chupeta ou pano), ou bruxismo), que podem causar danos ao esmalte, danos irreversíveis.
Outros processos de destruição do esmalte não bacteriano incluem abrasão (por elementos estranhos como escovas de dente, alfinetes ou hastes de tubos presos entre os dentes), erosão (por processos químicos envolvendo ácidos , por exemplo, a ação do suco de limão ou do suco gástrico quando passa esôfago), e às vezes a abfração (por compressão ou forças de tensão).
O esmalte é, portanto, muito vulnerável à desmineralização e os ataques após a ingestão de açúcar são diários. Assim, a saúde bucal envolve essencialmente métodos preventivos que visam reduzir a presença de restos de alimentos e bactérias em contato com o esmalte. A escova de dentes é usada para isso na maioria dos países , o que reduz o número de bactérias e partículas de alimentos no esmalte. Algumas sociedades isoladas que não têm acesso a esse tipo de material utilizam outros objetos, como pedaços de madeira fibrosos ou pontiagudos, para a limpeza dos dentes. Para limpar a superfície do esmalte entre dois dentes adjacentes, pode-se usar fio dental . Nem a escova de dentes nem o fio dental podem atingir as cavidades microscópicas do esmalte, mas bons hábitos de higiene oral e uma dieta pobre em açúcares rápidos costumam prevenir suficientemente o desenvolvimento da população bacteriana e, portanto, o aparecimento de cáries dentárias.
O flúor é encontrado naturalmente na água, mas em taxas muito diferentes. Também está presente em todos os alimentos de origem marinha (peixes, frutos do mar, sal marinho etc.). O nível de flúor recomendado na água potável é de 1 ppm (partes por milhão). O flúor ajuda a prevenir cáries ao se ligar aos cristais de hidroxiapatita no esmalte, tornando o esmalte mais resistente à desmineralização e, portanto, mais resistente ao aparecimento de cáries. No entanto, muito flúor pode ser problemático, causando doenças chamadas fluorose dentária . A fluorose é, portanto, uma superexposição ao flúor, especialmente entre 6 meses e 5 anos, e se manifesta pelo aparecimento de manchas nos dentes. A aparência dos dentes torna-se então desagradável para dizer o mínimo, mesmo que a incidência de cáries neste tipo de esmalte seja muito baixa. Para evitar esse problema, os filtros podem ser usados em áreas onde o nível de flúor na água da torneira é muito alto para reduzi-lo. O nível de flúor é considerado tóxico quando ultrapassa 0,05 mg de flúor por kg de massa corporal. O flúor adicionado ao creme dental ou ao enxaguatório bucal parece ter apenas um efeito limitado na prevenção da fluorose e da cárie. Parece que apenas o flúor ingerido em água ou sal fluorado pode ter uma ação real , seja positivo ou negativo; apenas a superfície do esmalte é afetada pelo flúor do creme dental.
A saliva tem efeito protetor sobre o esmalte. Contém diversos elementos protetores e reguladores, atuando individualmente ou organizando-se em verdadeiros sistemas de defesa contra bactérias, mas também fornecendo os íons necessários para a remineralização do dente, quando este não está muito danificado.
Muitos reparos dentários requerem a remoção de pelo menos parte do esmalte. Normalmente, o objetivo dessa prática é acessar as camadas infectadas subjacentes, como a dentina ou a polpa dentária, por exemplo, no caso da odontologia conservadora , da endodôntica ou da instalação de uma coroa . O esmalte também pode ter desaparecido antes que qualquer cárie apareça (veja # Destruição ).
Inventada em 1955, esta técnica usa um mordente dentário. É comumente usado em odontologia conservadora . Ao dissolver os minerais do esmalte, o mordente remove 10 µm da superfície do esmalte e envolve a criação de uma camada porosa de 5 a 50 µm de profundidade. Isso torna o esmalte microscopicamente mais áspero e aumenta a adesão dos materiais usados para reparos dentais que requerem colagem ( resina composta ).
Os efeitos do mordente variam dependendo da duração de sua aplicação, do tipo de mordente usado e do estado do esmalte ao qual o mordente é aplicado. Acredita-se também que os resultados obtidos variariam em função da orientação dos cristais no esmalte.
Nota: o termo “clareamento” também é encontrado, apesar de seu significado passivo usual (clareamento do cabelo) .
O esmalte maduro é biogênico (produzido por organismos vivos), mas não é vivo; não tem células e, portanto, não se repara espontaneamente após o dano, o que explica por que a cárie dentária é uma das doenças crônicas mais comuns em humanos.
Todas as estratégias e tentativas de remineralização do esmalte falharam (mineralização direta em solução, com EDTA), mineralização induzida por proteína / peptídeo (15-17), mineralização induzida por hidrogel , S. Busch (2004) Regeneração do esmalte de dente humano . Angew. Chem. Int. Ed. 43, 1428-1431) ou por automontagem cristalina a partir de um precursor mais ou menos bioinspirado . A complexa estrutura hierárquica microscópica do esmalte natural ainda não pode ser reproduzida em grande escala, mesmo em laboratório.
Sabemos produzir cerâmicas muito duras em alta temperatura, tendo a aparência de esmalte, mas o fenômeno da biomineralização do esmalte denominado amelogênese , embora muito comum na Natureza, está apenas começando a ser compreendido. É do ponto de vista físico - químico e teórico, mas a qualidade dos materiais naturais ainda luta para ser reproduzida in vitro e ainda mais in vivo . Em particular, a regeneração da apatita na estrutura complexa e bem alinhada que ela assume no esmalte dentário (dotada de dureza e desempenho mecânico excepcionais) ainda é um desafio biotecnológico de particular interesse para os biomiméticos . Ainda não está claro como as microestruturas de materiais biogênicos naturais duros (dentes, garras, chifre, madrepérola e algumas conchas de moluscos) são controladas e duplicadas com tanta precisão.
Até 2018 , o padrão de cristal automontado que torna o esmalte tão forte nunca poderia ser reproduzido artificialmente. Recentemente, um material composto por agregados de íons de fosfato de cálcio foi usado com sucesso para produzir uma camada de um elemento precursor, que induziu o crescimento do cristal epitaxial como encontrado na apatita dental, mimetizando a biomineralização da borda cristalino-amorfa desse tecido ultraduro, conforme ocorre na natureza.
O esmalte danificado poderia assim ser completamente reparado (com propriedades mecânicas a priori idênticas às do esmalte natural).
A hidroxiapatita (HAP) da fórmula Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 é o modelo simplificado como mineral utilizado para o estudo da formação e reconstrução do esmalte.
A biomineralização ocorre em um contexto cristalino-amorfo: com uma fase amorfa (precursor) garantindo uma construção epitaxial contínua , esse processo inspirou recentemente uma estrutura racional entre a hidroxiapatita (PAH) e o fosfato de cálcio amorfo (ou "PCA", cuja fórmula é Ca3 (PO4) 2nH2O; também encontrado como um precursor para a formação de osso ou espinha de peixe ), que pode mimetizar a biomineralização e induzir a regeneração epitaxial do esmalte. O crescimento epitaxial programado, baseado em uma transformação de fase, parece promissor para a regeneração do esmalte, além mesmo para a reprodução biomimética de materiais com estrutura complexa. No entanto, o crescimento epitaxial do esmalte com uma fase estranha de fosfato de cálcio amorfo estranho não foi realizado in vitro e para aplicação clínica em odontologia , um método também deve ser desenvolvido para aplicá-lo aos dentes existentes.
Muitos animais têm dentes muito duros e / ou muito afiados ( tubarão , castor ). Os dentes estão entre os restos mais bem preservados ao longo do tempo; eles são usados por arqueólogos e paleontólogos para identificar e datar vestígios de humanos e animais, que às vezes são muito antigos. Às vezes, o DNA é encontrado em condições boas o suficiente para ser analisado.