Вчені створили гель, здатний відновлювати зубну емаль, яку організм не може відростити самостійно

Дослідники розробили новий гель, який потенційно дає змогу відновлювати пошкоджену зубну емаль — захисний шар зубів, що не здатний самостійно регенерувати після значної втрати. На відміну від традиційних засобів, які переважно захищають наявну емаль або допомагають відновити втрачені мінерали на ранніх стадіях пошкодження, нова технологія сприяє формуванню мінеральної структури, подібної до природної.

Розробку створили науковці Школи фармації та кафедри хімічної й екологічної інженерії Університету Ноттінгема. Результати дослідження опублікували в журналі Nature Communications.

Як працює гель для відновлення емалі

Матеріал створили за мотивами біологічних процесів, які забезпечують формування зубної емалі в ранньому дитинстві. Його основою стали білки, що імітують властивості природних білків, відповідальних за організацію цього процесу під час розвитку зубів.

Гель можна наносити безпосередньо на поверхню зубів — приблизно так само, як стоматологи застосовують фторвмісні засоби. Водночас нова розробка не містить фтору. Після нанесення матеріал утворює тонке, але міцне покриття, яке проникає в поверхневий шар зуба та заповнює мікроскопічні тріщини й проміжки. Воно стає основою для формування нової мінеральної структури.

Для цього гель використовує іони кальцію та фосфату, які природно містяться в слині. Матеріал притягує ці мінерали й допомагає їм формувати кристали в упорядкованому вигляді. Цей процес називають епітаксійною мінералізацією: нові кристали ростуть відповідно до структури наявної емалі, завдяки чому новоутворений шар інтегрується з поверхнею зуба.

Саме впорядковане розташування мінеральних кристалів забезпечує емалі її виняткову твердість і стійкість. Тому простого нанесення мінералів недостатньо — важливо відтворити їхню складну природну організацію.

Допомога при чутливості зубів і пошкодженні дентину

Потенціал розробки не обмежується відновленням емалі. Дослідники також перевірили її дію на відкритому дентині — тканині, розташованій під емаллю. Дентин м’якший за емаль і містить мікроскопічні канали, через які подразнення можуть передаватися до нервів усередині зуба. Коли емаль стирається або ясна відступають, дентин оголюється. Через це зуби можуть ставати чутливими до гарячої, холодної, солодкої чи кислої їжі та напоїв.

Новий гель здатний стимулювати утворення над відкритим дентином мінерального шару, подібного до емалі. Це потенційно допоможе зменшити чутливість, а також поліпшити зчеплення з матеріалами стоматологічних реставрацій, зокрема пломбами.

Проблема має значний масштаб: захворювання та пошкодження зубів, пов’язані з руйнуванням емалі, належать до поширених стоматологічних проблем у світі. Водночас можливості наявних методів обмежені. Слина може частково компенсувати втрату мінералів на ранніх етапах, а фторвмісні лаки та засоби для ремінералізації допомагають захищати зуби. Проте вони не здатні повністю відтворити значний обсяг уже втраченої емалі.

Чи може відновлена емаль бути такою ж міцною, як природна

Науковці перевірили механічні властивості та довговічність матеріалу в умовах, що імітують звичайне використання зубів: під час чищення щіткою, жування та контакту з кислою їжею.

За словами дослідників, відновлений шар продемонстрував механічні характеристики, порівнянні з властивостями здорової природної емалі. Це свідчить про те, що розробка може бути не просто тимчасовим захисним покриттям, а способом відновлення структури зуба.

«Ми перевірили механічні властивості відновлених тканин в умовах, що імітують реальні ситуації, зокрема чищення зубів, жування та вплив кислої їжі, і виявили, що відновлена емаль поводиться так само, як здорова», — пояснив провідний автор дослідження, постдокторант Абшар Хасан.

Коли нова технологія з’явиться у стоматології

Розробники наголошують, що від самого початку орієнтувалися на практичне застосування матеріалу. Гель має бути безпечним, простим у використанні та придатним для масштабного виробництва. Його також можна адаптувати для різних стоматологічних продуктів.

Керівник дослідження, професор біомедичної інженерії та біоматеріалів Університету Ноттінгема Альваро Мата повідомив, що команда вже працює над комерціалізацією розробки через власну компанію Mintech-Bio. За його словами, мета — випустити перший продукт уже наступного року після оголошення про розробку.

Втім, перш ніж гель стане повноцінним стоматологічним засобом, необхідні подальша розробка та клінічна перевірка його ефективності й довготривалої дії на пацієнтах. Поки що результати лабораторних випробувань є перспективними, але не доводять, що технологія вже готова замінити наявні методи лікування.

Якщо подальші дослідження підтвердять її ефективність, стоматологія може отримати принципово новий спосіб боротьби з втратою емалі — не лише захищати пошкоджені зуби, а й відновлювати їхню природну захисну структуру.