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VALLADOLID

La proteína que fortalece el esmalte dental

El grupo Bioforge crea un material que tiene propiedades físicas y químicas equivalentes a las del mineral de la cubierta de los dientes.

E. LERA
19/06/2018

 

Con el paso de los años, el esmalte dental va perdiendo su blanco traslúcido y da paso a la dentina que tiene un color amarillento. Y se debe, en primer lugar, a determinados hábitos alimenticios como el consumo de café, refrescos, salsa de tomate, vinagre de módena o té. También perjudica el brillo natural de los dientes los cítricos, algunos medicamentos y, por supuesto, el tabaco. Sin olvidar una higiene deficitaria. El desgaste no es un asunto baladí, ya que ocasiona dolor, por ejemplo a la hora de tomar bebidas calientes o frías. Esta cuestión se resuelve en consulta con un barniz que no da los resultados buscados. No hay que olvidar que más del 50% de la población mundial sufre problemas con el esmalte, por lo que la necesidad de descubrir procedimientos que sean capaces de regenerarlo ha sido desde siempre un objetivo perseguido por los profesionales de la odontología.

Un equipo internacional formado por bioingenieros de la Universidad de Valladolid (UVA) y de la Universidad Queen Mary de Londres ha desarrollado una técnica que crea materiales capaces de regenerar tejidos como el esmalte dental o el hueso. Con este tratamiento se formaría una fina cubierta de esmalte artificial mucho más duradera que el barniz que se utiliza en la actualidad.

Un resultado «innovador» porque «por primera vez» se obtiene un material que tiene propiedades físicas y químicas equivalentes a las del mineral del esmalte dentario. «Este hecho no es trivial, ya que la composición del esmalte es prácticamente similar a la del hueso, sin embargo, el esmalte dental es más duro y resistente que el propio hueso; no en vano los carnívoros usan sus dientes para romper los huesos de sus presas sin que eso comprometa especialmente la integridad de sus piezas dentales», expone José Carlos Rodríguez Cabello, director del grupo de investigación Bioforge.

El también catedrático del departamento de Física de la Materia Condensada de la UVA explica que las «extraordinarias» características del esmalte dental no son sólo resultado del material con el que está formado sino, principalmente, de cómo está estructurado. «El esmalte dentario tiene una peculiar estructura que se puede identificar a distintos niveles: atómico, nanométrico, micrométrico y macroscópico. Es esta jerarquía la que consigue que las propiedades del esmalte sean muy superiores a las que el componente principal tendría si no existiera esa organización». Un símil para entender este fenómeno es los artistas que son capaces de construir estructuras con materiales aparentemente débiles, como palillos, pajitas o cartas de la baraja, pero que sostienen el peso de varios adultos.

La fabricación de este método comienza con una proteína que adopta una forma y disposición espacial concreta antes de producir el mineral. Después de esto, esa proteína induce la formación de pequeños cristales de componente inorgánico, pero obligando a esos cristales a crecer y disponerse de una forma determinada y totalmente diferente a la que adoptaría sin la existencia de esas proteínas, apunta Rodríguez Cabello, antes de comentar que los esfuerzos no se han centrado en crear directamente el material dentario, con su peculiar estructura, sino en dirigirlos hacia la obtención de materiales orgánicos, como proteínas sintéticas, que tengan esas dos características necesarias. Por un lado, ser capaces de organizarse y disponer de una forma concreta para, más tarde, ser también capaces de inducir a la formación de estructuras minerales de fosfato de calcio –el principal componente de los huesos y el esmalte–, que presenten esa organización jerárquica que existe en el esmalte natural, detalla el director del grupo Bioforge.

En este sentido, señala que el esmalte dental es un material «con unas prestaciones impresionantes», sin embargo, tiene «un gran problema»: cuando por desgaste o por su uso se pierde total o parcialmente no se recupera y se manifiesta con una elevada sensibilidad dental. «Si la pérdida del esmalte progresa, como ocurre con una caries o rotura de una pieza dental, normalmente se pierde la pieza», subraya.
Rodríguez Cabello está «orgulloso» del esfuerzo conjunto realizado durante los últimos años que ha permitido desvelar las bases moleculares de este comportamiento. Además, matiza que este tipo de trabajos «abren las puertas» del descubrimiento e interpretación de fenómenos a nivel más básico y general, puesto que ayudan a comprender toda una serie de procesos fundamentales en los que este tipo de proteínas están implicadas, por lo que aportarán «luz» a multitud de procesos fisiológicos de los seres vivos y sus patologías.

El proyecto, que se publicó hace unas semanas en la revista Nature Communications, lleva desarrollándose durante los últimos siete años. En su orígenes, cuenta, la motivación tenía un componente de investigación muy fundamental: la comprensión de cómo el equilibrio entre orden y desorden de estas gigantescas moléculas naturales, las proteínas, genera este potencial de autoorganización que es capaz de propagarse desde la escala molecular a la escala macroscópica. «A pesar del carácter fundamental de esta investigación, ya desde el comienzo, siempre hemos tenido una mirada muy atenta a las potenciales derivaciones aplicadas a este tipo de trabajos y ya tenemos un buen registro de publicaciones colaborativas con este grupo británico que muestran esa doble productividad en investigación fundamental y aplicada», sostiene.

El catedrático del departamento de Física de la Materia Condensada de la UVA defiende que la investigación principal es la que abre el camino a la investigación aplicada. «En general se confía poco en el criterio del propio científico para elegir aquellos campos en los que concentrar sus esfuerzos y desde la administración es muy típico que haya una fuerte tendencia direccionista, con el establecimiento de líneas prioritarias que intentan forzar la investigación en unas determinadas líneas en detrimento de otras», lamenta.

Este tipo de tratamiento abre la posibilidad de crear materiales que imiten otros tejidos duros de interés médico, aparte del esmalte, como pueden ser el hueso y la dentina. De esta forma, el beneficio del trabajo no se restringe a la aplicación aquí explorada. De igual forma, este estudio también provee de importante información que permitirá comprender mejor el papel que ciertos desordenes proteicos tienen sobre la fisiología y patología humana.

Los planes de futuro del grupo Bioforge pasan por seguir generando conocimiento básico en este tipo de comportamiento y propiedades de las moléculas presentes en los seres vivos como medio para generar tecnología que sea de aplicación en el sector biomédico. «En nuestro grupo tenemos un fuerte compromiso con esta misión que pasa no sólo por realizar la investigación propiamente dicha sino, además, sentar las bases estructurales para que esta investigación sea eficaz y se pueda promover todo tipo de colaboraciones con expertos y otros agentes interesados, como industria, agencias del medicamento y asociaciones de pacientes». En esta línea, Rodríguez Cabello indica que están ultimando los detalles para crear un Instituto de Investigación en Bioingeniería e Ingeniería Biomédica en la UVA.

José Carlos Rodríguez Cabello / Director del grupo Bioforge «Sería bueno que Castilla y León tuviera un carácter propio que generara oportunidades»

El director del grupo Bioforge de la Universidad de Valladolid (UVA), José Carlos Rodríguez Cabello, sostiene que la investigación y la innovación se mueven en sistemas organizativos estándar. «Es comprensible que esto sea así pues es una forma de asumir menos riesgos por parte de la administración pero también da lugar a que no haya manera de diferenciarse del resto de regiones de nuestro entorno», lamenta.

En este sentido, manifiesta que sería bueno que la investigación en Castilla y León tuviera «un carácter propio y peculiar» que generara «oportunidades» para destacar. También es cierto, añade, que los «delicados desequilibrios territoriales» que los responsables de la I+D en la Administración sienten la obligación de respetar condicionan «enormemente» la productividad y la excelencia y el aprovechamiento eficaz de los recursos. «No es ningún secreto», apostilla.

Rodríguez Cabello reconoce que en este escenario tampoco ayudan las gobernanzas de entes «clave» en el proceso de la I+D+i como son las universidades. «La universidad española y la de Castilla y León necesita una renovación y actualización de sus estructuras y la supeditación de las mismas a la mejora y la excelencia en las actividades de I+D y a la creación de la tecnología y riqueza para paliar, así, la pérdida de población para su entorno, un grave problema que tenemos», expone.

El director del grupo Bioforge de la UVA señala que los recursos comprometidos para este fin son «modestos» comparados con los que porcentualmente tienen otras comunidades como, por ejemplo, País Vasco. No obstante, tira de optimismo y dice que espera que se sienten las bases para que la investigación y las universidades de Castilla y León se sitúen al nivel que le corresponden.

Además, considera que las crisis se pueden convertir en oportunidades y confía en que «el borrón» causado por la situación económica venga acompañado por la «cuenta nueva» que supondría el aprovechar la oportunidad de reestructurar el tejido de I+D de forma que la recuperación de la misma se produzca sobre mejores bases que las actuales.

Rodríguez Cabello asegura que la sociedad sí que premia la innovación y el talento. «Yo al menos siempre lo he percibido así, y eso a pesar de que nuestro trabajo y nuestro día a día es poco conocido en realidad», concluye.

 

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