Esmalte dos dentes inspira novos materiais para indústria aeroespacial

Micrografia óptica de um dente mostrando como as fraturas induzidas em laboratório se espalham ao longo do esmalte.










Parte mais dura do corpo humano

Você já deve ter ouvido falar que o esmalte dos dentes é a parte mais dura do corpo humano. Contudo, do ponto de vista da sua composição, o esmalte é uma espécie de cerâmica mineral que não é mais dura do que um vidro comum.

Se o segredo da sua resistência estivesse unicamente na sua composição mineral, não seria necessário morder uma castanha para que o esmalte se quebrasse inteiramente.

Mas isto não acontece e a razão pela qual o dente suporta quantidades gigantescas de pressão tem sido um mistério para os cientistas.

Estrutura dos dentes
Agora, um grupo internacional de pesquisadores utilizou ferramentas sofisticadas de imageamento e testes exaustivos com dentes extraídos de pacientes para tentar desvendar a estrutura cristalográfica do esmalte dos dentes - a forma como suas moléculas se organizam para suportar enormes pressões, em busca de uma resposta para esse mistério. E a busca parece ter sido frutífera.

A resposta está na estrutura altamente sofisticada dos dentes, que é a responsável por mantê-los íntegros. "Os dentes são feitos de um material compósito extremamente sofisticado que reage de forma extraordinária quando submetido a fortes pressões," explica o professor Herzl Chai, principal autor do estudo.

Fibras sintéticas
Uma curiosidade é que o professor Chai não é dentista - ele é engenheiro aeronáutico. E ele tampouco começou a pesquisar o esmalte dos dentes por acaso - seu interesse está no desenvolvimento de materiais que sejam mais leves e mais resistentes, superiores aos compósitos e fibras de carbono atualmente utilizados nos aviões mais modernos.

A indústria aeroespacial e automotiva usa materiais sofisticados para suportar grandes pressões e evitar que as peças se quebrem sob impacto. Por exemplo, os aviões mais modernos estão sendo fabricados com materiais compósitos formados pela justaposição de camadas de fibras de vidro e fibras de carbono, coladas por uma resina.

Apesar do apelo high-tech desses aviões e da estrutura dos carros de Fórmula 1, esses materiais de última geração não se comparam com o esmalte dos nossos dentes quando o assunto é a resistência. Mas os resultados da pesquisa do grupo do professor Chai poderão ajudar a diminuir a distância que os separa.

Tecido em forma de onda
Nos dentes, as "fibras" não são dispostas na forma de uma rede, como nos compósitos de fibra de carbono - elas são tecidas na forma de ondas. Há hierarquias de fibras e matrizes arranjadas em diversas camadas, ao contrário das camadas de espessura fixa dos compósitos usados nos carros e nos aviões.

Quando é submetida à pressão mecânica, essa arquitetura ondulada não oferece um caminho óbvio para que o estresse se espalhe, o que resultaria na sua quebra imediata naquela direção. Em vez disso, o estresse se espalha de forma mais ou menos aleatória, criando microfissuras que absorvem a pressão em conjunto, evitando rachaduras maiores e quebras.

Os pesquisadores afirmam que, ao desvendar essa estrutura, assim como entender o seu funcionamento, eles agora terão condições de projetar materiais sintéticos muito mais resistentes do que os atuais, incluindo compósitos para uso aeronáutico, que serão mais resistentes e poderão ainda mais leves do que os atuais.

Autocicatrizante
O dente tem uma vantagem adicional difícil de equiparar: ele é capaz de se recuperar das microfissuras. Mas os engenheiros estão trabalhando também nesse caminho - outras pesquisas já demonstraram que é possível incluir a autocicatrização até em metais.

Embora a criação de carros e aviões autocicatrizantes seja um objetivo distante no futuro, esta pesquisa permitirá que os engenheiros comecem já a desenvolver materiais significativamente mais resistentes do que os atuais, ainda que não tão duráveis quanto o esmalte dos nossos dentes.