Особые наночастицы заменят стоматологам скальпели

Такие наночастицы доставляют вещество, которое расщепляет верхние коллагеновые слои зуба, чтобы его положение можно было изменить.
Иллюстрация Zinger et al./American Chemical Society.

Большинство людей не испытывает радости от походов к стоматологам, а многие попросту боятся даже простых обследований.

Страх вызывает не только простое пломбирование, но и другие процедуры. Например, многим людям приходится носить брекеты и скобы, а также делать операции, чтобы исправить дефекты и выровнять зубы или же "направить" их рост. Только в США к таким методам ежегодно прибегает пять миллионов человек.

В помощь ортодонтам, которые занимаются профилактикой и лечением зубо-челюстных аномалий, учёные из Американского химического общества разработали новую нанотехнологию.

Специалисты поясняют: в некоторых случаях зубы смещаются до такой степени, что требуется хирургическая операция по отделению коллагеновых волокон под дёснами, чтобы затем установить скобы, которые будут постепенно выравнивать рост. Но пациенты часто отказываются от такой процедуры, поскольку она инвазивна и очень болезненна, восстановление после неё тяжёлое и, кроме того, её приходится повторять как минимум дважды, чтобы закрепить результат.

Поэтому исследователи обратились к наночастицам и решили доверить им выполнение сложной задачи. Авторы использовали липосомы – сферические везикулы, пустые внутри и окружённые липидными биослоями снаружи.

Внутрь учёные спрятали коллагеназу в дезактивированной форме – это фермент, который расщепляет белки и влияет преимущественно на коллагеновые волокна.

Как только такие наночастицы достигают целей, коллагеназа высвобождается и активируется кальцием, который присутствует в тканях и действует как биологический кофактор.

В результате активная коллагеназа расщепляет верхний слой коллагеновых волокон, и перенаправлять рост зуба становится намного легче, поясняют авторы.

Кроме того, наночастицы также содержат биомолекулы, которые помогают зубам перестраивать новые волокна, и другие добавки, которые способствуют более быстрому восстановлению как мягких, так и твёрдых тканей. Таким образом, выздоровление проходит намного быстрее, к тому же, снижается вероятность того, что зуб всё-таки начнёт "косить" не в ту сторону.

"Мы пытаемся изменить догму о выполнении операций, которой пять тысяч лет. Существующий скальпель не может различить здоровую и больную ткань. Однако ферменты могут разлагать определённые ткани, не нанося вреда другим, здоровым. Мы считаем, что в будущем операции должны быть более точными", — рассказал в интервью сайту Phys.org руководитель работы Ави Шрёдер (Avi Schroeder) из Израильского технологического института Технион.

Доклинические испытания нового метода команда провела на крысах. Липосомы помещали им под дёсны, а дальше всё шло по плану: коллагеназа высвобождалась, кальций её активировал, она начинала ослаблять и расщеплять коллагеновые волокна зуба, и сместить его при помощи скоб становилось намного проще.

Наблюдения за экспериментальной и контрольной группами показали: по сравнению с обычным хирургическим методом новый помогает выравнивать зубы в три раза быстрее.

Среди побочных эффектов у грызунов была отмечена лишь потеря веса. Впрочем, медики отмечают, что во время такого лечения это естественно и для людей: играют роль стресс, а также временные изменения в рационе. Мыши, которым исправляли рост зубов при помощи наночастиц, быстрее сородичей из контрольной группы набрали вес, что означает, что никакой болезни или воспалительного процесса в их организме не было, говорят специалисты.

"Здесь мы впервые продемонстрировали биохирургический подход. В будущем мы планируем перейти к другим органам и более сложным процедурам", — заключает Шредер.

Научная статья, в которой более подробно описывается работа учёных, опубликована в издании ACS Nano.

Напомним, что учёные делают всё возможное, чтобы сделать лечение зубов проще и эффективнее. Например, она предлагают заменить пугающий пациентов инструмент для осмотра дёсен чернилами кальмаров, а на смену пломбированию может прийти естественное залечивание при помощи препарата от болезни Альцгеймера.

Сегодня