11/04/2018
Herramientas de ingeniería para el estudio del desgaste dental.
El desgaste dental tiene un gran interés no sólo para los dentistas, sino también para biólogos y paleodontólogos, pues a través del estudio de los patrones de desgaste a escala microscópica (microwear) se revelan datos útiles acerca de la dieta que consumían no solo nuestros ancestros, sino también los homínidos y mamíferos que habitaban el planeta hace siglos, facilitando de esta manera el conocimiento de aspectos vinculados a los procesos evolutivos.
Hasta ahora, los expertos lo único que podían hacer era medir la anchura y frecuencia de las marcas que se observan en muestras fósiles de dientes desgastados. No obstante, esas observaciones no aclaran cómo se forman esas marcas ni qué fuerza de masticación las causa. Para estudiar estos aspectos desde el Grupo de Investigación GEMA (Grupo Especializado en Materiales), de la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Extremadura, en colaboración con el dentista local David Maestre, se está llevando a cabo un proyecto financiado por la Junta de Extremadura (“Desgaste de materiales dentales. Implicaciones en Odontología y Antropología”) en el cual se aplican herramientas de Ciencia e Ingeniería de Materiales para estudiar el desgaste dental. La investigación llevada a cabo por el grupo, nos explica Oscar Borrero coordinador del proyecto en la UEx, se basa en “combinar ensayos mecánicos in-vitro con observaciones mediante microscopía electrónica y herramientas teóricas (tribología) para estudiar la mecánica del desgaste del esmalte dental a escalas microscópica (microwear) y macroscópica (macrowear)”.
Tal y como nos explica el coordinador, “hemos utilizado técnicas experimentales avanzadas para reproducir en laboratorio, de forma controlada, las marcas microscópicas de desgaste que se observan en dientes. Éstas pueden ser de dos tipos, en función del tipo de alimentos y de cómo se realiza la masticación: bien en forma de puntos o pequeños cráteres (pits), indicativos de dietas basadas en alimentos duros que se mastican aplicando una fuerza axial; o por el contario en forma de rayas (scratches), que aparecen al masticar un alimento más correoso como carne o algunos vegetales, mediante combinación de fuerzas axiales y laterales“.
Este trabajo ha tenido como resultado la creación de una serie de ecuaciones y gráficas representativas, gracias a las cuales expone el profesor de la UEx “los expertos van a poder determinar la fuerza de masticación que provoca las marcas observadas en el diente y deducir si esa fuerza produce un desgaste moderado o severo: moderado si esa fuerza es más pequeña que una fuerza umbral, que únicamente ocasiona deformación; y severo si esa fuerza es mayor que la fuerza umbral, causando además fractura”. Asimismo, añade el investigador, “hemos desarrollado modelos teóricos que permiten, combinándolos con los resultados de ensayos in-vitro, predecir el desgaste dental a escala macroscópica (macrowear), como función del número de ciclos de masticación”.
Durante los próximos años, el equipo investigador trabajará para refinar los modelos propuestos, aplicando la metodología que han desarrollado para estudiar el efecto de variables adicionales que puedan influir sobre el desgaste dental, y adaptará los modelos también a los materiales empleados en la industria protésica dental con la intención de contribuir a mejorar el diseño de prótesis.
Hasta ahora, los expertos lo único que podían hacer era medir la anchura y frecuencia de las marcas que se observan en muestras fósiles de dientes desgastados. No obstante, esas observaciones no aclaran cómo se forman esas marcas ni qué fuerza de masticación las causa. Para estudiar estos aspectos desde el Grupo de Investigación GEMA (Grupo Especializado en Materiales), de la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Extremadura, en colaboración con el dentista local David Maestre, se está llevando a cabo un proyecto financiado por la Junta de Extremadura (“Desgaste de materiales dentales. Implicaciones en Odontología y Antropología”) en el cual se aplican herramientas de Ciencia e Ingeniería de Materiales para estudiar el desgaste dental. La investigación llevada a cabo por el grupo, nos explica Oscar Borrero coordinador del proyecto en la UEx, se basa en “combinar ensayos mecánicos in-vitro con observaciones mediante microscopía electrónica y herramientas teóricas (tribología) para estudiar la mecánica del desgaste del esmalte dental a escalas microscópica (microwear) y macroscópica (macrowear)”.
Tal y como nos explica el coordinador, “hemos utilizado técnicas experimentales avanzadas para reproducir en laboratorio, de forma controlada, las marcas microscópicas de desgaste que se observan en dientes. Éstas pueden ser de dos tipos, en función del tipo de alimentos y de cómo se realiza la masticación: bien en forma de puntos o pequeños cráteres (pits), indicativos de dietas basadas en alimentos duros que se mastican aplicando una fuerza axial; o por el contario en forma de rayas (scratches), que aparecen al masticar un alimento más correoso como carne o algunos vegetales, mediante combinación de fuerzas axiales y laterales“.
Este trabajo ha tenido como resultado la creación de una serie de ecuaciones y gráficas representativas, gracias a las cuales expone el profesor de la UEx “los expertos van a poder determinar la fuerza de masticación que provoca las marcas observadas en el diente y deducir si esa fuerza produce un desgaste moderado o severo: moderado si esa fuerza es más pequeña que una fuerza umbral, que únicamente ocasiona deformación; y severo si esa fuerza es mayor que la fuerza umbral, causando además fractura”. Asimismo, añade el investigador, “hemos desarrollado modelos teóricos que permiten, combinándolos con los resultados de ensayos in-vitro, predecir el desgaste dental a escala macroscópica (macrowear), como función del número de ciclos de masticación”.
Durante los próximos años, el equipo investigador trabajará para refinar los modelos propuestos, aplicando la metodología que han desarrollado para estudiar el efecto de variables adicionales que puedan influir sobre el desgaste dental, y adaptará los modelos también a los materiales empleados en la industria protésica dental con la intención de contribuir a mejorar el diseño de prótesis.
