Historia de la

Odontología

El contenido de esta publicación se presenta como un servicio a la profesión odontológica, reflejando las opiniones, conclusiones o hallazgos propios de los autores incluidos en la publicación. Dichas opiniones, conclusiones o hallazgos no son necesariamente los de Laboratorios Gador, ni los de ninguna de sus afiliadas, por lo que Laboratorios Gador no asume ninguna responsabi-lidad de la inclusión de las mismas en dicha publicación.

© RTM S.A. - Catamarca 1950 - Martínez - Buenos Aires - Argentina

Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del Copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público.

Introducción

Estimado Dr. / Dra.

La historia y el desarrollo del hombre, su capacidad para descubrir y crear nos sorprende perma-nentemente, nuevos caminos, nuevos paradigmas, aparentemente una vez más estamos en la antesala de un salto cuántico en lo que se refiere a la aplicación del conocimiento científico.

De la mano de la nanotecnología en este número queremos abordar la historia, presente y futuro de la nano-odontología, su impacto en la profesión odontológica y en nuestras vidas como testigos presenciales de uno de los aparentes grandes avances de la humanidad.

Cordialmente,

Gador S.A.

1

L a evolución del hombre trae consigo, nuevas vi-siones, nuevos caminos y nuevos horizontes. La nueva época es testigo de quienes con su arduo

trabajo y conocimiento en el siglo pasado logran que sus conceptos e ideas florezcan en el siglo siguiente.Como algunos ejemplos de visionarios con aportes inimaginables a la humanidad, podemos mencionar a Anton Van Leenwenhoek (1632-1723) quien con su ingenio y trabajo, fabrica con lentes de aumento el pri-mer microscopio en 1683 abriendo la posibilidad de observar formas de vida nunca vistas y con ello brin-dar la posibilidad a futuro para los aportes de Louis Pasteur (1822-1825) y Rober Koch (1845-1910) hasta las recientes vistas ultraestructurales de una célula o los potentes microscopios de barrido que han sido la base de la nanociencia y la nanotecnología.

Los profesionales en odontología serán los protago-nistas del futuro inmediato y responsables del futuro lejano, la odontología evolucionará de la mano del co-nocimiento científico, la odontología basada en la evi-dencia es la nueva guía profesional que ha reemplazado a las acciones empíricas o anecdóticas, la odontología del nuevo siglo es la ciencia de conservar, de proteger y de prevenir a los pacientes.

Inicios de la nanotecnología

La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un mi-

Antecedentes

Richard P Feynman

crómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas. Lo más habitual es que tal manipulación se produz-ca en un rango de entre uno y cien nanómetros.“Nano” se deriva de la palabra griega que significa “enano”, la nanotecnología manipula la materia en medidas de millonésimas de milímetro o nanómetros.Para ponerlo en perspectiva, el tamaño de un átomo de hidrógeno es de 0,1 a 0,2 nm y de una pequeña bacteria mide aproximadamente 1000 nm.

El 29 de diciembre de 1959 por primera vez se intro-dujeron los principios de nanotecnología, de la mano del físico Richard P Feynman, en el marco de la reu-nión anual de la Sociedad Americana de Física, este día

2

Feynman le habló al mundo a escala molecular y ató-mica. Expresó en la conferencia que nada en las leyes conocidas de la Física impedía que se pudiera escribir la Enciclopedia Británica en un punto bien pequeño, construir una maquinaria de tamaño molecular o fa-bricar herramientas de cirugía capaces de introducirse en el cuerpo del paciente y operar desde el interior de sus tejidos. Lo que planteaba ese día eran las posibili-dades inmensas de los procesos de miniaturización que por esa época se comenzaban a utilizar en el área elec-trónica y se proponía continuar con este proceso hasta el límite atómico, algo que teóricamente era absoluta-mente posible.

Feynman estaba consciente de que al explorar aque-llas dimensiones diminutas de la materia (nanómetros) aparecerían nuevas leyes y conceptos y que para expe-rimentarlas sería preciso inventar nuevas herramientas.

Feynman estaba en lo cierto, pero fue hasta 1981, en que los físicos alemanes, Heinrich Rohrer y Gerd Bin-nig (Premios Nobel de Física 1986 ), consiguieron ha-cer funcionar por primera vez un instrumento capaz de “ver” átomos. Lo llamaron Microscopio de Efecto Túnel (STM), este instrumento permitió abrir el sueño de Feynman y ver su contenido.

En la reunión, Feynman concluyó su charla con dos desafíos, y ofreció un premio de 1000 dólares para los primeros individuos que resolvieran cada uno de ellos. El primer reto consistió en la construcción de un pe-queño motor, que, para sorpresa de Feynman, se logró en noviembre de 1960 por William McLellan (1924-2011) este motor de 2.000 rpm y de 250 microgramos constaba de 13 partes por separado, McLellan era un

artesano meticuloso y logró su obra utilizando herra-mientas convencionales. El segundo, consistía en escri-bir la página completa de un libro a escala de 1/25,000, que es la reducción necesaria para escribir en la cabeza de un alfiler el equivalente a la Enciclopedia Británica, unos 40 millones de palabras. Cumplir con el segundo reto requirió del transcurso de más de 25 años, cuando un estudiante de posgrado de la Universidad de Stan-ford, Tom Newman, escribió la primera página de un cuento de Charles Dickens, (Un cuento de dos ciuda-des) esta vez sí desarrollando y utilizando una nueva tecnología, los rayos de electrones para microlitografía (Foresight Institute, 2009), y de esta manera se hace acreedor del segundo premio Feynman.

Investigadores de la Sociedad Americana afirman que lo soñado por Feyman era exacto, pues no existe ley de la Física que impida hacer con átomos individuales estructuras artificiales. También plantean que no solo

william mclellan y richard feynman

3

es posible lograr los ejemplos que aquel día planteó Feyman como el de la escritura de la Enciclopedia Bri-tánica en un punto diminuto, sino que hay muchos aportes más y de gran valor conceptual.

Marco científico

Los avances en la odontología, impulsados por años de investigación, han hecho pro-cedimientos dentales menos dolorosos, más

rápidos, fiables, eficaces y seguros. Las tecnologías innovadoras tales como la odontología digital, láser, odontología cosmética, implantes, la nanotecnología y los nanorobots han tenido un impacto significativo en el equipo dental y la eficiencia del personal dental. La nanotecnología, en particular, se ha convertido en una prometedora área de interés en la odontología, debido a la variedad de nuevas opciones de trata-miento que ofrece. La nano-odontología hará posible el mantenimiento de la salud oral casi perfecta y las tendencias de salud oral van a cambiar el énfasis en las modalidades de diagnóstico y tratamiento especí-ficos.

La Odontología se enfrenta a una gran revolución en el marco de la nanotecnología que consiste en el uso de los nanomateriales y biotecnología (incluyendo la ingeniería de tejidos). La nano-odontología hará posible el mantenimiento de la salud oral integral.

La nanotecnología comenzó su desarrollo en el siglo pasado, aún estamos en las primeras etapas de investi-gación y no logramos entender integramente el com-portamiento y las diferentes propiedades de los mate-riales en unas escalas tan diminutas como nanoscales.

NanorobotsLos nanorobots son robots a nano escala; del mismo modo que los robots ensamblan automóviles en fá-bricas de un conjunto de piezas predefinidas, los na-norobots reunirán piezas de bloques de construcción atómicas y moleculares. Los nanorobots ejercen un control preciso sobre la ma-teria; actualmente podemos ver sólo ciertos cristales casi perfectos en patrones muy simples. Estos robots nos permitirán construir tales cristales, molécula por molécula, como estructuras atómicas increíblemente finas, siguiendo un plan detallado. Así como el monta-je de cualquier objeto de tamaño tangible, visto desde esta manera puede parecer un proceso lento y tedio-so; sin embargo, miles de millones de nanodispositi-vos que trabajan juntos en el mismo objeto acortan el tiempo requerido aportando efectividad.

Motor de Mclellan comparado con el ala de un insecto

4

En un futuro no muy lejano (10 a 20 años) la construcción de nanorobots dentales de tama-ño milimétrico podrán ser controlados a tra-

vés de nanocomputadoras las cuales a partir de señales acústicas harán que estos robots ejecuten instrucciones pre programadas dando respuesta a la solicitud inicial.Estos nanorobots serán capaces de llevar a cabo una gran variedad de funciones.

La inducción de la anestesiaCon la creación de una suspensión coloidal que conten-ga millones de “partículas” activas, las cuales funcionan como analgésicos incluirán nanorobots dentales, en un tamaño de micrómetros que se instalarán en la encía del paciente. Después de contactar con la superficie de la corona o de la mucosa, los nanorobots alcanzarán la dentina y finalmente la pulpa; allí realizarán una migra-ción al surco gingival pasando sin dolor a través de la lámina propia y los túbulos dentinarios. Una vez ins-talado en la pulpa, los robots pueden ser comandados por el odontólogo para desconectar toda la sensibilidad en cualquier diente particular que requiera tratamiento.

Curar la hipersensibilidadLos dientes hipersensibles tienen 8 veces mayor densidad en la superficie de los túbulos dentinarios y tienen un diámetro dos veces más grande que los túbulos de dientes no sensibles. Los nanorobots den-tales podrían seleccionar y precisar la oclusión de los túbulos en minutos, ofreciendo a los pacientes una cura rápida y permanente.

Higiene Oral y halitosisCon la creación de dentifro-robots configurados co-rrectamente podrán identificar y destruir las bacte-rias patógenas que residan en la placa oral y en otros lugares, al tiempo que se permitirá la supervivencia a los más o menos 500 especies de microflora oral inofensiva para prosperar en un ecosistema saludable. Los dentifro-robots también proporcionarán una barrera continua contra la halitosis ya que la putre-facción bacteriana es un proceso metabólico normal implicado en el mal olor bucal.

Aplicaciones en odontología

Resinas compuestas

5

Ingeniería de tejidos periodontalesLos conceptos de la ingeniería de tejidos para la re-generación periodontal están enfocados en la uti-lización de plataformas sintéticas con el propósito de suministrar células. Nanosistemas no biológi-cos autoensamblantes se someterán a formaciones pre-especificadas automáticamente, en línea con los sistemas biológicos conocidos asociados con células y tejidos.

Compuesto de resina base fuerteCon la nanotecnología el potencial será mayor para producir restauraciones más fuertes que las realiza-das con las resinas compuestas actuales y más efec-tivas en la prevención secundaria de caries. Fue-

ron fabricadas fibras de sílice y fusionadas a escala nanométrica, estas forman una resina compuesta aproximadamente el doble de fuerte que la actual disponible.

Curación de Heridas.Nucryst (Wakefield, USA) creó un material (co-bertura) que cura las heridas y se utiliza por lo ge-neral en hospitales especializados en el tratamiento de quemaduras en los Estados Unidos. La cobertura contiene plata nanocristalizada que impide el creci-miento de 150 tipos de hongos y bacterias, inclusive algunas bacterias resistentes a antibióticos. Mientras, otra compañía colocó nanopartículas en un material plástico para que sea biocida. Esto puede ser útil para los dispositivos que son colocados dentro del cuerpo.

regeneración ósea o ingeniería de tejidos.

6

El tratamiento de ortodonciaNanorobots de ortodoncia podrían manipular en for-ma directa el tejido periodontal, permitiendo enderezar, rotar y reposicionar verticalmente los dientes en forma rápida y sin dolor, en cuestión de minutos a horas.

Materiales de sustitución ósea Varios materiales de injerto óseo se encuentran dispo-nibles actualmente en tamaño de nanopartículas. Estos muestran mejores propiedades que los materiales de ta-maño convencional.

Tratamiento personalizadoLos dentistas realizarán exámenes de rutina que in-cluirán el uso de dispositivos de imágenes de alta resolución para visualizar mejor la tomografía por debajo de la superficie de cada diente. Existirán na-nomateriales avanzados que proveerán terapias basa-das en la biología para promover la remineralización natural. Los odontólogos poseerán además herra-mientas predictivas para caracterizar infecciones bac-terianas subyacentes y la naturaleza específica de la respuesta inmune que se desarrollará. Podrán perso-nalizar tratamientos utilizando un sistema de drogas en nanopartículas que más efectivamente apuntarán y eliminarán tanto la bacteria como la infección.

Reparación dentalLas técnicas nanodentales para la reparación mayor de un diente podrían evolucionar en varias etapas de desarrollo tecnológico, primero utilizando inge-niería genética, ingeniería de tejidos y regeneración de tejidos, y luego involucrar el crecimiento in vitro de un nuevo diente completo y su colocación. En el futuro la terapia de reemplazo dental completo sería posible en el tiempo de una consulta odontológica tradicional.

Los dispositivos quirúrgicosLa nueva tecnología permitirá el desarrollo de nue-vos instrumentos quirúrgicos, ejemplo de ello es el cuchillo de cirugía de silicona microestructurada con láminas de diamante en la punta. El diamante es un material químicamente rígido, y la silicona es biocompatible y no magnética. Por lo tanto el cu-chillo realiza incisiones más nítidas y con una me-nor presión de penetración.

Representacion de un nanorobot

7

Nanorobotica quirúrgicaUn nanorobot quirúrgico, programado y guiado por un odontólogo, podría actuar como un cirujano in situ semi-autónomo dentro del cuerpo humano. Dicho dispositivo podría realizar diversas funciones como buscar patologías y luego diagnosticar y co-rregir lesiones por nanomanipulación, coordinado con una computadora a bordo mientras mantiene contacto con un cirujano supervisor vía señales de ultrasonido codificadas.

EconomíaActualmente los productos de nano-odontología son costosos. Sin embargo, esto podría no ser un problema a futuro cuando los nanoproductos sean fabricados a escala masiva.

El FuturoPredecir el futuro es un negocio riesgoso. Sin em-bargo, no es demasiado temprano para considerar,

evaluar e intentar dar forma a los potenciales efectos de la nano-odontología. La nanotecnología cambia-rá la odontología, los cuidados de la salud y la vida humana más profundamente que muchos avances del pasado.La nano-odontología llevará a tratamientos dentales personalizados eficientes y muy eficaces. Una nue-va generación de terapias celulares estará disponible para la regeneración de tejidos, y las drogas antiin-flamatorias y analgésicas se adaptarán para maximi-zar su eficacia y seguridad.Los milagros de la nano-odontología imaginados por dentistas pueden parecer improbables, imposi-bles o hasta erráticos. Pero, la investigación teórica y aplicada para convertirlos en realidad esta progre-sando rápidamente. Sin embargo, como con todas las tecnologías, la nanotecnología lleva consigo un significativo potencial para el mal uso y abuso en una escala y alcance nunca antes visto. Nanodisposi-tivos son invisibles, y poseen capacidades poderosas.

La ingeniería de nanotejidosRepresentacion de un nanorobot

Células

Células de andamiajeBiomoléculas

8

Estos a su vez tienen el potencial de traer beneficios significativos, como mejorar la salud, mejorar el uso de recursos naturales y reducir la contaminación ambiental. El futuro podría realmente traer días de milagros y maravillas.

Conclusión

Las herramientas de la ciencia moderna han sorpren-dido, intrigado y deslumbrado nuestra imaginación. Ellas han mejorado la salud oral y la calidad de vida de incontables personas y comunidades. Es proba-ble que los nanomateriales y las nanopartículas sean las bases de dispositivos nanodentales innovadores

para ser utilizados en el descubrimiento y desarrollo de drogas, descubrimiento de biomarcadores y diag-nóstico molecular. Oportunidades de nuevos trata-mientos podrían incluir la renaturalización dental, la cura permanente para la hipersensibilidad, la or-todoncia con completa realineación en una única vi-sita, el esmalte diamantizado unido covalentemente y el mantenimiento de una salud bucal continua por medio de dentifrobots mecánicos.La nanotecnología y especificamente en nuestro campo la nano-odontología parecen ser áreas de constante crecimiento en el futuro inmediato. De esta manera se abrirá un enorme rango de oportuni-dades de beneficio para el odontólogo y el paciente.

Dientes pulidos con nanopartículas de Nano-odontología (derecha) comparado con la superficie de un diente no tratado (izquierda)

6050

70 O

DO

714

-05