Cuando se comprime a lo largo, también se contrae a lo ancho
El pez lobo del Atlántico (Anarhichas lupus) es conocido por su potente mordida, capaz de aplastar con facilidad presas de caparazón duro. Ahora, investigadores han descubierto que los dientes del pez no solo resisten estas fuerzas extremas, sino que responden de una manera que casi ningún tejido duro natural puede.
Descubrimiento del comportamiento auxético en los dientes
En un nuevo estudio dirigido por el profesor Ron Shahar, de la Facultad de Veterinaria Koret de la Universidad Hebrea, los investigadores descubrieron que los dientes contienen un material interno poco común, la osteodentina, que se contrae en todas direcciones al comprimirse.
Este inusual comportamiento, conocido como auxeticidad, nunca antes se había documentado en tejidos mineralizados de vertebrados. Los materiales auxéticos, muy escasos en materiales naturales, se han convertido en un objetivo de los materiales artificiales diseñados por el hombre, los llamados metamateriales.
La mayoría de los materiales se expanden lateralmente al comprimirse longitudinalmente. La osteodentina produce el efecto contrario. Cuando los investigadores aplicaron fuerza a lo largo del eje del diente, similar a las fuerzas de mordida naturales del pez lobo, el material se contrajo consistentemente tanto lateral como longitudinalmente, un fenómeno que corresponde a materiales con "coeficiente de Poisson negativo". En los ocho dientes examinados, el equipo registró valores efectivos mayoritariamente entre -1 y -2, un rango poco común incluso en materiales de ingeniería.
Imagen: Los dientes enteros cargados axialmente del pez lobo del Atlántico presentan índices de Poisson negativos debido a su microarquitectura de osteodentina. Crédito: Acta Biomaterialia (2025). DOI: 10.1016/j.actbio.2025.11.047
Imagen avanzada y conocimiento estructural
Para documentar este comportamiento y revelar su mecanismo, los investigadores utilizaron una tomografía de rayos X de contraste de fase avanzada combinada con correlación de volumen digital, lo que les permitió crear mapas 3D detallados de cómo los dientes intactos se deforman bajo carga. Los resultados mostraron que durante la compresión la osteodentina se contrae uniformemente a lo largo de los tres ejes, una respuesta sorprendente y altamente inusual.
El secreto parece residir en la estructura microscópica de la osteodentina: una red muy densa de canales orientados verticalmente de 10 a 20 micrones de diámetro que va desde la base del diente hasta su parte superior y se curva hacia afuera cerca de la superficie del diente.
El equipo sugiere que esta arquitectura hace que bajo presión las columnas mineralizadas entre los canales se doblen hacia adentro, creando un mecanismo natural que aumenta la dureza y ayuda a prevenir el agrietamiento.
Implicaciones para la biología y la ciencia de los materiales
"Nos sorprendió descubrir que la osteodentina se comporta de una manera que casi ningún otro tejido mineralizado natural lo hace", afirmó el profesor Shahar. "Su arquitectura interna permite que el diente absorba cargas pesadas de forma segura y eficiente. La naturaleza ha diseñado una estructura que protege al animal de las exigencias mecánicas extremas de su dieta, y esto podría inspirar futuros materiales sintéticos con una resiliencia similar".
Imagen: El escenario de carga de un diente molariforme completo (contorno gris) muestra el volumen de interés analizado mediante DVC dentro de su matriz. Esta imagen representa los resultados de la magnitud de la deformación total. La flecha azul indica la ubicación y la orientación de la carga aplicada. Crédito: Acta Biomaterialia (2025). DOI: 10.1016/j.actbio.2025.11.047
Si bien las pruebas de nanoindentación demostraron que los componentes mineralizados de la osteodentina presentan valores de rigidez similares a los del hueso, su singular arquitectura interna parece ser la razón de su notable rendimiento. Anteriormente, solo se había observado un comportamiento auxético similar en tejidos mineralizados en dos especies de invertebrados: dientes de lapa y nacras.
Los investigadores creen que este fenómeno puede extenderse más allá del pez lobo del Atlántico, lo que sugiere que la auxeticidad podría ser una característica más amplia de la osteodentina en otras especies de peces.
Además de ampliar la comprensión científica de cómo evolucionan los dientes para sobrevivir al estrés mecánico extremo, el descubrimiento también ofrece un modelo poco común para diseñar materiales sintéticos que combinen resistencia, resistencia al daño y absorción de energía, propiedades muy buscadas en aplicaciones de ingeniería y biomédicas.
El artículo ha sido publicado en Acta Biomaterialia: Axially loaded whole teeth of Atlantic wolffish exhibit negative Poisson’s ratios due to their osteodentin microarchitecture
