• Главная
  • Пациентам
  • Статьи
  • Применение наночастиц для уничтожения зубного налета и профилактики кариеса

Применение наночастиц для уничтожения зубного налета и профилактики кариеса

Исследователи Пенсильванского университета разработали новую комплексную стратегию. Вместо обычного местного применения антибиотиков в ротовой полости они воспользовались рН-чувствительностью и энзимоподобными свойствами железосодержащих наночастиц, способных катализировать активность перекиси водорода – широко используемого природного антисептика. Активированная перекись водорода продуцировала свободные радикалы, которые одновременно разрушали матрицу биопленки и уничтожали находящихся внутри нее бактерии, что в значительной степени уменьшало зубной налет и предотвращало развитие кариеса в экспериментальной модели на животных.

Применение наночастиц для уничтожения зубного налета и профилактики кариеса

Старшим автором исследования, которое было опубликовано в журнале «Биоматериалы», был Хьюн (Мишель) Ку, профессор кафедры ортодонтической стоматологии, кафедры детской стоматологии, общественной и стоматологической службы стоматологического факультета Пенсильванского университета.

Ведущим автором данного исследования был Лизенг Гао, старший научный сотрудник лаборатории Ку.

Работа была основана на фундаментальных выводах Гао и его коллег, опубликованных в журнале «Естественные нанотехнологии» в 2007 году; она показала, что наночастицы, которые долгое время считались биологически и химически инертными, на самом деле могут обладать энзимоподобными свойствами. В данном исследовании Гао продемонстрировал, что наночастицы оксида железа ведут себя аналогично пероксидазе – естественному ферменту, который катализирует окислительные реакции с использованием перекиси водорода.

Став сотрудником лаборатории Ку в 2013 году, Гао предложил использовать эти наночастицы в ротовой полости, поскольку при активации перекиси водорода образуются свободные радикалы, уничтожающие бактерии.

Гао обнаружил, что наночастицы не обладали каталитической активностью при нейтральных или близких к нейтральным значениях рН, 6,5-7, т.е. при обычных физиологических значениях рН крови или здоровой ротовой полости. При снижении рН в кислую сторону, ближе к 5, они становятся высокоактивными и могут быстро продуцировать свободные радикалы.

Такой сценарий идеально подходил для воздействия на зубной налет, который может продуцировать кислую микросреду при воздействии сахаров.

Гао и Ку наладили контакты с Кормодом, который имел опыт работы с наночастицами оксида железа в рамках радиологической визуализации, сотрудничество с которым помогло им синтезировать, оценивать и тестировать эффективность наночастиц, некоторые формы которых уже были утверждены для визуализации в человеком организме Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США.

Исследования начали проводить invitro, с культивирования бактерий Streptococcusmutans, которые обычно содержатся в зубном налете и вызывают кариес зубной эмали, после чего пересаживали их на сахаросодержащую питательную среду. Исследователи подтвердили, что наночастицы, прилипавшие к биопленке, сохранялись даже после прекращения терапии и могли эффективно катализировать процесс активации перекиси водорода в кислых условиях.

Они также продемонстрировали, что взаимодействие наночастиц с 1%-ым раствором перекиси водорода и более низкой его концентрацией оказывало удивительный эффект в плане уничтожения бактерий:  более 99,9% S. mutansв биопленке уничтожались в течение пяти минут – эффективность была более чем в 5 000 раз выше, чем при применении только одной перекиси водорода. Весьма более перспективным оказалась схема терапии, включавшая в себя 30-секундное местное воздействие наночастицами с последующим 30-секундным воздействием перекисью водорода, которая может разрушать компоненты матрицы биопленки, по сути, удаляя ее защитный липкий каркас.

Далее исследования проводили на экспериментальных животных моделях (invivo), применяя наночастицы и перекись водорода местно на зубах крыс, инфицированных S. mutans. Одноминутные процедуры, выполняемые 2 раза в день в течение трех недель, приводили к значительному снижению начала возникновения, степени тяжести кариозных поражений и их клинического течения по сравнению с контрольной группой или группой, которой проводилась монотерапия перекисью водорода. Никаких неблагоприятных эффектов на десну или мягкие ткани полости рта данное лечение не оказывало.

По словам Ку, это очень перспективный метод терапии, эффективность и токсичность которого еще необходимо подтвердить в клинических исследованиях.

Привлекательной особенностью данной терапии является относительная дешевизна ее компонентов, однократная доза которой стоит всего несколько центов.

В данной схеме терапии применяется 1%-й раствор перекиси водорода и более низкие ее концентрации, в то время как многие доступные в настоящее время терапевтические схемы для отбеливания зубов используют концентрации от 3 до 10%, что сводит к минимуму развитие неблагоприятных побочных эффектов.

Гао, Ку, Кормод и его коллеги надеются продолжить работу по оптимизации и улучшению эффективности применения наночастиц для борьбы с зубным налетом.