Les dents humaines doivent servir toute une vie, en dépit d'être soumis à des forces énormes. Mais la résistance élevée à l'échec de la dentine dans les dents n'est pas entièrement comprise. Une équipe interdisciplinaire dirigée par des scientifiques de la Charite Universitaetsmedizin Berlin a maintenant analysé la structure complexe de la dentine. Aux sources synchrotron BESSY II à HZB, Berlin, Allemagne, et l'installation européenne de rayonnement synchrotron ESRF, Grenoble, La France, ils pourraient révéler que les particules minérales sont précomprimées.

La contrainte interne agit contre la propagation des fissures et augmente la résistance de la biostructure.

Les ingénieurs utilisent des contraintes internes pour renforcer les matériaux à des fins techniques spécifiques. Maintenant, il semble que l'évolution ait "connu" depuis longtemps cette astuce, et l'a mis à profit dans nos dents naturelles. Contrairement aux os, qui sont constitués en partie de cellules vivantes, les dents humaines ne sont pas capables de réparer les dommages. Leur masse est constituée de dentine, un matériau osseux constitué de nanoparticules minérales. Ces nanoparticules minérales sont noyées dans des fibres de protéines de collagène, avec lesquels ils sont étroitement liés. Dans chaque dent, de telles fibres peuvent être trouvées, et ils reposent en couches, rendre les dents dures et résistantes aux dommages. Toujours, ce n'était pas bien compris, comment la propagation des fissures dans les dents peut être arrêtée.

Aujourd'hui, des chercheurs du Charite Julius-Wolff-Institute, Berlin a travaillé avec des partenaires du département d'ingénierie des matériaux de la Technische Universitaets Berlin, MPI des Colloïdes et Interfaces, Potsdam et Technion - Institut israélien de technologie, Haïfa, d'examiner de plus près ces biostructures. Ils ont réalisé des expériences de contrainte in-situ de micro-faisceaux dans l'installation mySpot BESSY de HZB, Berlin, Allemagne et analysé l'orientation locale des nanoparticules minérales à l'aide de l'installation de nano-imagerie de l'European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) à Grenoble, La France.

Lorsque les minuscules fibres de collagène rétrécissent, les particules minérales attachées deviennent de plus en plus comprimées, l'équipe scientifique l'a découvert. "Notre groupe a pu utiliser les changements d'humidité pour démontrer comment le stress apparaît dans le minéral des fibres de collagène, Le Dr Paul Zaslansky de Julius Wolff-Institute of Charite Berlin explique. "L'état comprimé aide à empêcher le développement de fissures et nous avons constaté que la compression a lieu de telle manière que les fissures ne peuvent pas facilement atteindre les parties internes de la dent, ce qui pourrait endommager la pulpe sensible. De cette façon, le stress de compression aide à empêcher les fissures de se précipiter à travers la dent.

Les scientifiques ont également examiné ce qui se passe si le lien étroit minéral-protéine est détruit par la chaleur :dans ce cas, la dentine dans les dents devient beaucoup plus faible. Nous pensons donc que l'équilibre des contraintes entre les particules et la protéine est important pour la survie prolongée des dents en bouche, dit Jean-Baptiste Forien, scientifique caritatif. Leurs résultats peuvent expliquer pourquoi les remplacements de dents artificielles ne fonctionnent généralement pas aussi bien que les dents saines :ils sont tout simplement trop passifs, manquant des mécanismes trouvés dans les structures dentaires naturelles, et par conséquent, les obturations ne peuvent pas supporter les contraintes de la bouche aussi bien que les dents. "Nos résultats pourraient inspirer le développement de structures céramiques plus résistantes pour la réparation ou le remplacement des dents, Zaslansky espère.