На відміну від кісток та багатьох інших тканин організму, зубна емаль не здатна до природної регенерації після того, як вона була втрачена. Новий метод лікування відкриває перспективний шлях для відновлення цього захисного шару, зміцнення зубів та запобігання їх подальшому руйнуванню.
Авторами розробки стали дослідники зі Школи фармації та Департаменту хімічної та екологічної інженерії Ноттінгемського університету. В основі нового матеріалу лежать біологічні процеси, завдяки яким зубна емаль формується у ранньому дитинстві. Гель призначений для відновлення емалі, ослабленої через втрату мінералів або ерозії, а також для зміцнення вже здорових ділянок емалі.
Результати дослідження, опубліковані в журналі Nature Communications, можуть відкрити шлях до створення нового покоління стоматологічних методів лікування: вони не просто захищають емаль, а сприяють відновленню її структури.
Як новий гель відновлює зубну емаль
Одним із найбільш перспективних аспектів цієї технології є її простота. Стоматологи можуть наносити гель безпосередньо на зуби – процедура нагадує вже наявне фторування, тому її легко впровадити у повсякденну стоматологічну практику.
На відміну від традиційних засобів, що містять фтор, новий гель його не містить. Натомість у ньому використовується матеріал на основі білків, що імітує ключові властивості природних білків, які відповідають за формування емалі у процесі розвитку зубів.
Після нанесення гель утворює тонке, але міцне покриття, яке проникає в поверхню зуба, заповнюючи мікротріщини та порожнечі. Це покриття є каркасом для відновлення мінеральної структури емалі.
У процесі беруть участь іони кальцію та фосфату - найважливіші мінеральні компоненти, які природно присутні в слині. Гель притягує ці мінерали та допомагає їм шикуватися в нові кристали, що утворюють впорядковану структуру.
Вчені називають цей процес епітаксійною мінералізацією. По суті це означає, що нові мінеральні кристали ростуть відповідно до орієнтації вже наявної емалі, завдяки чому новий матеріал структурно інтегрується з вихідною поверхнею зуба.
Така впорядкованість вкрай важлива, оскільки саме точне розташування мінеральних кристалів надає емалі її виняткову твердість та міцність. Простого нанесення мінералів на поверхню зуба недостатньо для відтворення складної структури, що робить природну емаль настільки ефективною. Керуючи зростанням кристалів, новий гель здатний відновити як мікроскопічну структуру, так і фізичні властивості здорової емалі.
Можливе розв'язання проблеми чутливості та руйнування зубів
Дослідники також виявили, що розроблений матеріал можна застосовувати на оголеному дентині — шарі зубної тканини, розташованому під емаллю. Дентин м'якше емалі й пронизаний крихітними каналами, якими сигнали можуть передаватися до нервових закінчень всередині зуба.
Коли емаль стирається або ясна опускаються, оголений дентин робить зуби особливо чутливими до гарячої, холодної, солодкої чи кислої їжі та напоїв.
Новий гель сприяє утворенню поверх оголеного дентину мінерального шару, що нагадує емаль. Це допомагає знизити чутливість зубів, а також покращує фіксацію стоматологічних реставрацій – наприклад, пломб та інших засобів, що використовуються для відновлення пошкоджених зубів.
Потенційні переваги дуже значні. Руйнування емалі - одна з головних причин карієсу та інших стоматологічних захворювань, від яких страждає майже половина населення земної кулі. Ці проблеми можуть викликати біль, інфекції й, зрештою, призвести до втрати зубів. Крім того, поганий стан ротової порожнини пов'язаний з ширшим спектром проблем зі здоров'ям, включаючи діабет і серцево-судинні захворювання.
Одне із найскладніших завдань у стоматології полягає в тому, що в емалі немає живих клітин, здатних відновити її після того, як зуби повністю сформувалися. Хоча слина може природним чином заповнювати частину мінералів, втрачених на ранніх стадіях пошкодження емалі, організм не здатний регенерувати значний обсяг втраченої емалі.
Теперішні методи лікування, такі як використання фторвмісних лаків та засобів для ремінералізації, допомагають захистити зуби та компенсувати початкову втрату мінералів. Проте вони не можуть повністю відновити вже втрачену емаль.
Нова технологія покликана подолати це обмеження: вона стимулює утворення нової мінеральної тканини, властивості якої близькі до природної емалі.
Регенерована емаль працює як натуральна зубна емаль
Дослідницька група перевірила механічну міцність та довговічність відновленого матеріалу в умовах, що імітують повсякденне використання.
У ході експериментів вивчалося, як знову сформована емаль реагує на типові для зубів навантаження та впливи, включаючи чищення щіткою, пережовування їжі та контакт із кислими продуктами.
Результати виявилися багатообіцяльними. За словами дослідників, відновлена емаль продемонструвала механічні властивості, які можна порівняти з характеристиками здорової природної емалі. Це дозволяє припустити, що цей матеріал може бути не просто тимчасовим захисним покриттям, а чимось набагато ефективнішим. Доктор Абшар Хасан, науковий співробітник (постдокторант) та провідний автор дослідження, пояснив, чому відтворення внутрішньої структури зубної емалі має таке важливе значення.
"Зубна емаль має унікальну структуру, яка наділяє її винятковими властивостями, що захищають наші зуби протягом усього життя від фізичних, хімічних та термічних впливів. При нанесенні нашого матеріалу на демінералізовану або еродовану емаль, а також на оголений дентин, він стимулює зростання кристалів – упорядковано та узгоджено – відновлюючи архітектуру природної здорової емалі. Ми перевірили механічні властивості цих відновлених тканин в умовах, що імітують реальні життєві ситуації — наприклад, чищення зубів, пережовування їжі або вплив кислих продуктів, — і виявили, що відновлена емаль поводиться так само як і здорова."
Отримані результати дозволяють припустити, що в майбутньому цей гель може стати засобом відновлення міцності й захисних функцій пошкодженої емалі, а не просто способом уповільнити її подальше руйнування. Однак лабораторні дані поки що не дають відповіді на питання, наскільки ефективним буде таке лікування при тривалому застосуванні у пацієнтів.
Нова ера у відновленні зубної емалі?
Крім здатності до регенерації емалі, дослідники наголошують, що дана технологія розроблялася з прицілом на практичне застосування в стоматології.
Гель безпечний, простий у використанні та придатний для промислового виробництва. Завдяки своїй універсальності він може стати основою для різних стоматологічних продуктів, допомагаючи пацієнтам різного віку, які страждають від ерозії емалі, підвищеної чутливості зубів або інших проблем, пов'язаних з оголенням дентину.
Професор Альваро Мата, завідувач кафедри біомедичної інженерії та біоматеріалів у Ноттінгемському університеті, який керував дослідженням, наголосив на потенціалі впровадження цієї розробки у клінічну практику.
"Ми дуже надихнуті, оскільки технологія створювалася з урахуванням інтересів як лікарів, так і пацієнтів. Вона безпечна, легко та швидко наноситься, а також підходить для масштабного виробництва. Крім того, універсальність технології дозволяє створювати на її основі різні продукти, що допомагають пацієнтам будь-якого віку при різних стоматологічних проблемах, пов'язаних із втратою емалі та оголення дентину. Ми вже розпочали роботу в цьому напрямку через наш стартап Mintech-Bio та сподіваємося випустити перший продукт наступного року. Незабаром ця інновація зможе допомогти пацієнтам у всьому світі."
Дослідники вже розпочали комерціалізацію проєкту через свою компанію Mintech-Bio, плануючи представити перший продукт протягом року після анонсу.
Хоча до того, як ця технологія стане загальноприйнятим методом лікування, доведеться пройти етапи подальшого доопрацювання та клінічних випробувань, її здатність відтворювати структуру та міцність природної емалі – це перспективний крок уперед.
Якщо ефективність цього методу підтвердиться в ході клінічного застосування, він може кардинально змінити підхід стоматологів до лікування втрати емалі, дозволивши відновлювати поверхні зубів, які можна було лише захистити або відреставрувати за допомогою традиційних стоматологічних матеріалів.
