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IntroducciónLa odontología al paso de los

años ha buscado no solo larehabilitación del pacientefuncionalmente sino estéticamente,mejorando así los materiales paraque estos a su vez se volviesen másestéticos y duraderos al paso de losaños.

Qué pasaría si le dijeran a usted:¿Podemos devolver la estructura desu diente perdido por una fractura ocaries dental sin necesidad dedesgastar su diente?

Esto resulta a primera vista algoirreal, que solo se ve en ficción.Actualmente ya hay evidencias quedemuestran que esto ya no es unafantasía sino una realidad, quellevará a la odontología a otro nivel.

¿Qué área estudia estosavances?, ¿Cómo funciona esteprocedimiento?, ¿Se puede construirtodo un diente completo?, hay tantaspreguntas y la explicación suele sermuy amplia.

La respuesta que simplificatodas las preguntas hechasanteriormente es la bioingeniería.

La bioingeniería es una disciplinaque no solo se aplica a la odontología,sino sus inicios fueron en la medicina.Tiene como principal fin regenerartejidos y órganos para devolver unafunción dañada o pérdida delpaciente para su rehabilitación.

Esta revisión quiere dar aconocer qué es la bioingeniería ennuestro campo de desenvolvimientoque es la odontología, los avancesque ha tenido a través de los años yqué repercusión tiene en susdiferentes áreas en especial enodontología restauradora.

Reseña histórica de labioingeniería

Los investigadores del área debiología y medicina se dieron cuentaque el tiempo de trabajo se reducíacon los adelantos electrónicos perose necesitaba un nuevo tipo depersonal que una estosconocimientos y que los puedaaplicar de manera conjunta, de estamanera surgieron los bioingenieros(1).

El profesor Alemán Heinz Wolffen el año 1954 le dio el nombre a labioingeniería (2) pero al inicio nohabía la carrera de bioingeniería sinoque los primeros bioingenieros de laépoca fueron con frecuenciamédicos que se dedicaban a laingeniería como entrenamiento oporque tenían talento para ello (1).

La Ingeniería Biomédica seconoció al principio comoElectrónica Médica, y a la asociaciónque los reune se conoció como"International Federation of MedicalElectronics" (Federación

Internacional de Electrónica Médica)hasta 1965, fecha en que se cambiópor un título más adecuado de: "TheInternational Federation of Medicaland Biological Engineering"(Federación Internacional deIngeniería Médica y Biológica) (1).

Definiciones de bioingenieríaEs una ciencia creada por la

unión de la ingeniería con la biologíamolecular que se emplea pararesolver problemas en el campo dela salud (1,3,4).

Células madreLa historia de las células madre

se inicia en la década de los 80,cuando un grupo de investigadoreslograron obtener un cultivoprocedente de embriones de ratones.En 1988, los científicos de laUniversidad de Wisconsinconsiguieron células madreembrionarias humanas. Desde elaño 1989 se utilizan las células madredel cordón umbilical para más de 75enfermedades malignas y nomalignas (5).

Las células madre adultas seencuentran en los diferentes órganosdel cuerpo y su misión es repararlos posibles daños sufridos por éste.(Fig.1) Las investigaciónes concélulas madres están más enfocadasa desarrollar tratamientos para

Daniella Inés Céspedes Martínez1

Guido Perona Miguel de Priego2

1Cirujano - Dentista.2Docente del Departamento Académico deEstomatología del Niño y el Adolescente. Facultad deEstomatología. Universidad Peruana CayetanoHeredia.

Correspondencia

Daniella Inés Céspedes MartínezTeléfono: 996502308e-mail: daniok87@hotmail.com

Recibido : 2 de octubre de 2009

Aceptado : 15 de enero de 2010

Futuro de la odontología restauradoraCéspedes-Martínez DI, Perona-Miguel de Priego G. Futuro de la odontología restauradora. RevEstomatol Herediana. 2010; 20(1):44-49.

RESUMENLa odontología en general viene teniendo cambios en la tecnología, materiales y técnica, elpropósito de esta revisión es presentar los cambios que se presentan actualmente en la odontologíarestauradora con los conceptos de la aplicación de la bioingeniería.

Palabras clave: OPERATORIA DENTAL / MATERIALES DENTALES / INGENIERÍABIOMÉDICA / CÉLULAS MADRE.

Future of restorative dentistryABSTRACTDentistry in general is having changes in technology, materials and technique, the purpose ofthis review is to present the changes that have been made in restorative dentistry, with theapplication of bioengineering.

Key words: OPERATIVE DENTISTRY / DENTAL MATERIALS / BIOMEDICALENGINEERING / STEM CELLS.

Artículo de Revisión

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Céspedes-Martínez DI, Perona-Miguel de Priego G.

enfermedades como: Alzheimer,parkinson, diabetes, problemascardiovasculares, esclerosis múltiple,desórdenes neurológicos (5).

Definiciones de células madreSon células que tienen la

capacidad de dividirseindefinidamente, dotadassimultáneamente de la capacidad deautorrenovación (es decir, producirmás células madre) y de originarcélulas hijas que se convertiránfinalmente por diferenciación entipos celulares especializados. Estetipo de células pueden hallarse en elembrión o en tejidos adultos (3,6-10).

Podemos concluir que las célulasmadres son células que tienen lacapacidad de dividirse en otrascélulas (células hijas) y estas poseenla capacidad de mantener, regenerary reconstruir tejido.

Tipos de células madreCélulas madre embrionarias.

Células que encuentran en el estadioblastocito (7-14 días de lafecundación), originadas porfecundación in vitro y blastocitosoriginados por clonación. Tienen lacapacidad de generar cualquier tipode células o tejido del cuerpohumano; además admiten genes deotra procedencia, posibilidad deinterés para la terapia génica (8,9).

Células madre adultas. Derivande las divisiones de las célulasmadre embrionarias y son capacesde generar células especificas para

un tejido u órgano del embrión o enadultos. Se pueden obtener de lasangre del cordón umbilical y detejidos adultos en algunos de loscuales (médula ósea, intestinodelgado, tejido graso, epitelios, etc.),se dividen más lentamente que lasembrionarias (8,9).

Fuentes de células madreActualmente las fuentes de

células madres son: Carcinomaembrionario, medula ósea, sangreperiférica, blastómeros, masa celularinterna, cresta germinal interna, pulpadentaria, sangre del cordón umbilical,piel y retina (6,11).

Uso de células madre enodontología

Desde la antigüedad el hombreha tratado de hacer frente a losproblemas dentales, adaptando ycreando materiales que le devuelvanla funcionalidad y estética perdidapor la ausencia de piezas dentarias.No obstante ahora en el mercadopodemos encontrar infinidad demateriales para lograr estepropósito.

Si nos dieran dos opciones:Restaurar nuestros dientes con elmismo material del que fueronhechos o restaurar nuestros dientescon un material que se asemejamucho.

Seguramente elegiríamos laprimera opción, a quien no le gustaríaque le restauraran su diente con unalesión de caries dental, fractura, etc.,con el mismo material natural deeste y que no necesite cambiarlo.Hoy en día hay estudios que hancomprobado que podemosreconstruir un diente y sus partes,no perfectamente en su aparienciapero en sus partes internas yadefinidas, esto significa que en unfuturo no lejano podremos tenerdientes en las partes edéntulas de la

boca sin necesidad de el uso deprótesis removible, prótesis fijas,implantes (12,13).

Si tratamos un diente con unalesión amplia de caries dentalpodremos reconstruirlo sin necesitaddel uso de restauracionescompuestas, incrustaciones decerómero, incrustaciones decerámica o si esta lesión está muyprofunda y compromete la pulpadental ya no habrá necesidad dehacer un tratamiento pulpar, el usode un espigo intracanal y una corona(14).

¿En la dentición decidua opermanente se encuentrancélulas madre?

Las células madre de la pulpadental de los dientes deciduos ydientes permanentes así como en elligamento periodontal son másproliferativos que las células madrede la médula ósea (15).

El Dr. Songtao Shi, de la EscuelaOdontológica en la Universidad delSur de California (EEUU), ha creadosuficiente raíz y estructura deligamentos para apoyar larestauración de la corona en sumodelo animal (16).

La restauración resultante deldiente se asemejó grandemente aldiente original en su funcionalidad yfortaleza. La técnica se basa en lascélulas madres obtenidas de lapapila apical de la raíz, que esresponsable del desarrollo de la raízde los dientes y de los ligamentosperiodontales (16).

Estudios previos conducidos porShi y su colaborador Stan Gronthosde los Institutos Nacionales de Salud(NIH), habían empleados célulasmadre de la pulpa dental. Shiencuentra esta nueva técnicasuperior (16).

Los trabajos publicadosdemuestran que los tejidos presentesFig. 1. Célula Madre.

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en la pulpa de los dientes temporalesy permanentes pueden ser usadospara generar dentina y huesoalveolar, mientras que los presentesen el diente en el estadio de brotepueden ser usados en labioingeniería, para recrear latotalidad de la corona dentalformada por esmalte, dentina y tejidopulpar y todo esto con una correctaanatomía (9).

Según Sloan et al.(15) laidentificación y aislamiento de unapoblación progenitora odontogénicaen la pulpa dental adulta se reportóprimero por Gronthos et al., en el año2000. Estos autores describieron laidentificación de las células madrepulpares por virtud a sus habilidadesclonogénicas, tasas proliferativasrápidas y capacidad de formartejidos mineralizados ambos in vivoe in vitro.

Creación de pulpa dental¿Dónde se encuentran las célulasmadre en la pulpa dental?

Según Bluteau et al. (17) refierenque en el año 2008 se encontrarondos sitios diversos de células madressugeridos: pulpa propiamente dicha(Harada et al. en el año 1999,Mitsiadis et al. en el año 2007) yzona rica en células (Shi y Gronthos,en el año 2003).

Según Sloan et al.(15) refierenque en el año 2009 se encontraronen las siguientes capas: zona pobreen células (Zona basal de Weil),zona rica en células, pulpapropiamente dicha (Fig.2).

¿Cómo se crea la pulpa dental?Se utilizan células madre de la

pulpa dental adulta o células madrede dientes deciduos, junto concélulas endoteliales microvasculareshumanas (para diseñar vasossanguíneos funcionales) que soninoculadas en un depósito hecho de

colágeno, un material reabsorvible yluego son implantadas en el tejidosubcutáneo de ratonesinmunodeficientes. Después de unperiodo de 14 a 28 días, los autoresobservaron que el tejido pulpardiseñado se asemejaba a la pulpadental normal (Fig.3) (14).

Cuando hay piezas con ápiceincompleto y sufren un trauma, sonpiezas dentales muy frágiles, lo idealen estos casos es hacer unainducción del cierre apical y suposterior tratamiento endodóntico

convencional. Con la bioingenieríapodríamos dar lugar a la creación denuevo tejido pulpar que permitiría lafinalización del desarrollo radiculary prevenir perdidas prematura depiezas dentales (Fig.4) (14).

Creación de dentinaLa creación de la dentina tiene

mucho que ver con la creación de lapulpa ya que a partir de célulasmadre de la pulpa esta generadentina reparativa y a su vezpropiamente dentina.

Futuro de la odontología restauradora

Fig. 2. Ubicación de las células madre en la pulpa dental. 2.a: Zona basal de Weil, 2.b: Zonarica en células y 2.c: Pulpa propiamente dicha. Tomado de: [Dental pulp stem cell: what,where, how?, Int. J. Pediatr. Dent. 2009] (15).

Fig. 3. Vista microscópica de una pulpa dental inoculada en ratones inmunodeficientes. 3.a:Una vista de 100 x . 3.b: Una vista aumentada a 400 x de la figura 3.a. y 3.c: La pulpa dentalcontrol. Tomado de: [Tooth Regeneration in Operative Dentistry. Operative Dent. 2006](14).

Fig. 4. Necrosis pulpar de una pieza joven y su evolución para la formación de pulpa dentalnueva. 4.a: Necrosis pulpar 4.b: Depósito de colágeno mas células madres. 4.c: Protectorentre la pulpa y la resina compuesta. 4.d: Pulpa dental regenerada por la bioingeniería. 4.e:Pieza dental con ápice cerrado. Tomado de: [Tooth Regeneration in Operative Dentistry.Operative Dent. 2006] (14).

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Gronthos et al. (10), en el año2000 encontró que las célulasmadres pulpares son trasplantadascon hidroxiapatita más fosfatotricálcico en ratonesinmunocomprometidos, estas célulasgeneran estructuras similares a ladentina, con fibras colágenasperpendiculares a la superficiemineralizada, tal como ocurrenormalmente in vivo, en presenciade la sialoproteína dentinal. Ioharaet al, en el año 2004, demostraronque la dentina desmineralizada puedeinducir la diferenciación de lascélulas madre pulpares enodontoblastos, lo cual resulta enformación de dentina.

Los odontoblastos puedensobrevivir a lesiones leve, tales comoatrición o caries de aparicióntemprana y secretan una matriz dedentina reparativa, sin embargo un

trauma mayor como una cariesavanzada, procedimientosrestauradores pueden conducir a lamuerte de los odontoblastos (15).

Numévar-Nino et al. (12),refieren que Gronthos et al.caracterizaron estas células pormedio de marcadores específicos yobservaron su capacidad deautorregeneración, diferenciación amúltiples linajes y su capacidadclonogénica, hallando célulasmadres pulpares capaces de formardentina asociada con tejido pulpar invivo (Tabla 1) (16).

El concepto de inducir dentinareparativa para tratar pérdida de estetejido debido a la progresión de cariesno es nuevo, el polvo dentinariodesmineralizado posee unacapacidad intrínseca de inducir lamineralización (14).

Cuando se aplica directamente a

las áreas de la exposición pulpar, ladentina desmineralizada induce a laformación local de tejidosmineralizados. Se uso depósitoshechos de colágeno con la dentinadesmineralizada y esta se colocó enlugares con exposición pulpar, dandolugar a la producción de dentinareparativa en un periodo de 2 a 4meses (Fig.5) (14).

Creación del esmalteEs considerado el material más

duro y resistente del mundobiológico y a diferencia del hueso, elesmalte dental de un organismoadulto no contiene células por lo queno es capaz de regenerarse ycualquier deterioro que sufre resultairreversible (18,19). El esmalte estáformado principalmente por materialinorgánico 96% y solo 4% dematerial orgánico y agua (20).

Actualmente, se ha diseñado unesmalte sintético que imita laformación de estos prismas dandola apariencia de un esmalte naturalpero estos prismas ya no soncompuestos de hidroxiapatita sino porla bioingeniería estos prismasdiseñados se llaman nanoapatitas(16). Las células que forman elesmalte (los ameloblastos),experimentan apoptosis en cuantoelaboran la matriz de esmalte, demanera que no quedan ameloblastosuna vez ha terminado el proceso deamelogénesis. Por lo tanto, laformación de esmalte no es posibleen dientes ya erupcionados, porquelas células progenitoras ya no estánpresentes (9).

Los nanobastones dehidroxiapatita resultan ser similaresen tamaño y composición a loscristales del esmalte natural (Fig.6.).Estos nanobastones tienen un fuertepotencial a servir como unaplataforma para el desarrollo demateriales restaurativos fluíbles

Tabla 1. Potencial de Células Madre Adulta (ASC) para diferenciarse en distintas estructuras y tipos de células craneofaciales. Tomado de: [Aspectos Celulares y Moleculares de las Células Madres Involucrados en la Regeneración de Tejidos con Aplicaciones en la Práctica Clínica Odontológica. Acta Odontol. Venez. 2008] (12). Origen de las células madres adultas

Estructura o tipos de células diferenciadas Laboratorio

Medula ósea Estructura dental y hueso. Paul T. Sharpe

Pulpa dental

Dentina, odontoblasto, pulpa dental, estructura de cemento y ligamento periodontal. Songtao Shi

Ligamento periodontal

Estructuras del cemento y ligamento periodontal. Songtao Shi

Brote dental Estructuras dentales. Pamela C. Yelick

Medula ósea Células hematopoyéticas, osteoblastos y osteocitos.

Edwin M. Horwitzf

Fig. 5. Reparación de dentina estimulada por células madres. Tomada de: [Tooth Regenerationin Operative Dentistry. Operative Dent. 2006] (14).

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Futuro de la odontología restauradora

diseñados para restaurar el esmalteperdido (14).

La creación de esmalte sintéticoa base de nanopartículas llamadasnano hidroxiapatitas presentan elsiguiente proceso: se coloca lasnanohidroxiapatitas en uncontenedor con agua y solvente, seespera un tiempo y a su vez el aguase va evaporando, lasnanohidroxiapatitas vantransformándose en prismas que seasemejan a los primas dehidroxiapatita, el esmalte sintético essimilar al esmalte natural solo hayuna diferencia: es más resistente ycontiene flúor (21).

Creación de diente completoUna estrategia que refieren los

autores son el uso del método deagregación celular o desarrollobiológico que consiste en la unión decélulas mesenquimales y célulasepiteliales para forma una piezadentaria e ingeniería tisular(bioingeniería) que consiste encultivar en depósitos de colágeno(scaffold) células de odontoblastos,ameloblastos y de ligamentoperiodontal para la creación de unanueva pieza dentaria (13,22).

Se inoculó células madre deincisivos y molares dentales en lacapa sub-renal de ratones delaboratorios con bioingeniería,llegando a la conclusión que unincisivo siendo una pieza uni -radicular es más fácil de recrear queuna pieza multi-radicular como un

molar (12,13).

ConclusionesHasta el momento hay avances

en la formación de piezas dentarias,no en su forma exacta sino en suspartes que son: esmalte, dentina ypulpa. Estas investigaciones son lasbases para el futuro en odontologíarestauradora.

La odontología está sufriendo ungran cambio, muy pronto podremosya no usar materiales restauradores,prótesis e implantes para llegar a unaarmonía estética y funcional en lacavidad oral, sino que podremosreconstruir nuestra pieza dentalafectada con células madre delpropio paciente.

Hacen falta más investigacionespara saber al detalle lascaracterísticas, funciones ylocalizaciones de las células madreen el cuerpo humano.

Los resultados de lasinvestigaciónes en la regeneraciónde piezas dentarias tienen que sersatisfactorios y seguros para laaplicación en humanos.

Referencias bibliográficas1. Bioingeniería on the net

[Internet]. Argentina:Bioingenierio Ferrero G; 2003.Acceso [27 de enero 2009].Bioingeniería. Disponible en:http://www.bioingenieros.com/

2. Wolff H. [Internet] USA:wikipedia.org; 2009. Acceso [27de enero 2009]. Bibliografía de

Heinz Wolff. Disponible en: http:// e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i /Heinz_Wolff

3. Otero L. en: Acosta A., MarioC., Barrientos S., Chávez M.,Cuellar A y col . CienciasAplicadas a la Odontología. 1aEd. Universidad Javeriana deColombia, Facultad deOdontología. Colombia; 2006.Págs. 319 - 45.

4. Castañeda E. en: Liau-Hing C.,Liau-Hing C., Díaz J., LarrabureG., Chávarri J. y col. Historia dela Medicina Peruana en el sigloXX - Tomo II. 1° Ed.Universidad Nacional Mayor deSan Marcos. Perú; 2000. Pág.811 - 14.

5. Terapia celular [Internet]México: Instituto deinvestigación gerontología y delongevidad; 2008. Acceso: [06 defebrero 2009]. Células Madre.Disponible en: http://terapiacelular.blogspot.com/2008/10/celulas-madre.html

6. Modelado y simulacióncomputacional en bioingeniería[Internet] Colombia: UniversidadJaveriana de Colombia; 2007.Acceso: [06 de febrero 2009].Células Madre: presente y futuro.Disponible en: http://w w w. j a v e r i a n a . e d u . c o /Facultades/Odontologia/cio/pdf/vi_encuentro.pdf

7. Lañez E., Célula madre yclonación terapéutica.[Monografía en internet].Granada (España):Departamento de microbiologíae instituto de biotecnología de laUniversidad de Granada; 2001.Accesado: [06 de febrero 2009].Disponible en: http://www.ugr.es/~ e i a n e z / B i o t e c n o l o g i a /clonembrion.htm

8. Clonación y células madre[Internet] España: De Ojeda J.,

Fig. 6. Los nanobastones de nanohidroxiapatita vista a 10 μm en microscopio electrónico debarrido en 10 min. de formación. 6.a: Vista a 10 μm en 30 min. de formación y 6.b: Vista a5μm en 10 horas de formación. Se asemejan a la forma y estructura de un esmalte natural.Tomado de: [Synthesis of a Human Enamel-like Microstructure, Adv. Mater. 2006].

49

Erdozain J; 2007. Acceso: [06 defebrero 2009]. Células Madre.Disponible en: www.embrios.org

9. Jiménez San Juan I, Abella A,Manzanares M. Avances enregeneración celular enodontología: perspectivas defuturo, DENTUM 2007;7(3):124-130.

10.Gronthos S, Mankani M, BrahimJ, Robey PG, Shi S. Postnatalhuman dental pulp stem cells(DPSCs) in vitro and in vivo.Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97(25):13625-30.

11. Gronthos S, Brahim J, Li W,Fisher LW, Cherman N, BoydeA, DenBesten P, Robey PG, ShiS. Stem cell properties of humandental pulp stem cells. J DentRes. 2002; 81(8):531-5.

12.Munévar-Nino JC, Becerra-Calixto AP, Bermúdez-Olaya C.Aspectos celulares y molecularesde las células madresinvolucrados en la regeneraciónde tejidos con aplicaciones en lapráctica clínica odontológica.Acta Odontol Venez. 2008;46(3):361-9.

13.Kazuhisa N, Takashi T. Dentalregenerative therapy: Stem celltransplantation and bioengineeredtooth replacement. Jpn Dent SciRev. 2008; 44(1): 70-5.

14.Nör JE. Tooth regeneration inoperative dentistry. Oper Dent.2006; 31(6):633-42.

15.Sloan AJ, Waddington RJ. Dentalpulp stem cells: what, where,how? Int J Paediatr Dent. 2009;19(1):61-70.

16.Sonoyama W, Liu Y, Fang D,Yamaza T, Seo BM, Zhang C, LiuH, Gronthos S, Wang CY, WangS, Shi S. Mesenchymal stem cell-mediated functional toothregeneration in swine. PLoSOne. 2006; 1:e79.

17.Bluteau G, Luder HU, De BariC, Mitsiadis TA. Stem cells fortooth engineering. Eur CellMater. 2008; 16:1-9.

16.Vallet M. Biomateriales:Repuestos para el cuerpohumano. [Monografía eninternet]. España: Real academiade ingeniería en España; 2007.Acceso: [06 de febrero2009].Disponible en: www.real-

Céspedes-Martínez DI, Perona-Miguel de Priego G.

academia-de-ingenieria.org/d o c s / 2 0 0 7 / 1 1 / 2 0 /22440001_4_8_0.pdf

19.Vallet M. Nanoapatitas: Imitandoa la naturaleza. [Monografía deinternet]. España: UniversidadComplutense de Madrid; 2004.Acceso: [06 de febrero 2009].Disponible en: http://ranf.com/sesiones/2004/2901/marita.pdf

20.Gil-Chavarría I, García-García R,Reyes-Gasga J. Comportamientoestructural de la unión esmalte-dentina en dientes humanos: unmodelo mecanico-funcional.Acta Microscopica. 2008;17(1):34-47.

21.Chen HF, Tang ZY, Liu J, SunK, Chang SR, Peters MC,Mansfield JF, Czajka-Jakubowska A, Clarkson BH.Acellular synthesis of a humanenamel-like microstructure. AdvMater. 2006;18(14):1846-51.

22.Nakahara T, Ide Y. Toothregeneration: implications for theuse of bioengineered organs infirst-wave organ replacement.Hum Cell. 2007; 20(3):63-70.