5 Minuten
Nuo vilnos iki baltumo — naujas kelias emalio regeneracijai
Kingo koledžo Londone mokslininkai išvystė metodą, kuriame naudojamas keratinas — paplitęs struktūrinis baltymas, randamas plaukuose ir vilnoje — skatinantis ant dantų susidaryti emaliui panašiam mineralui. Šis požiūris gali lemti vietiškai naudojamus produktus, pavyzdžiui, kasdienes dantų pastas arba klinikoje tepamus gelius, kurie atkurtų nusidėvėjusį ar ėduonies pažeistą emalį, siūlydami galimą alternatyvą sintetiniams dervoms ir fluoro pagrindo priemonėms, kurios neatkuria pažeidimų.
Mokslinis fonas: kodėl dantys negyja kaip kaulai
Dantų emalis yra stipriai mineralizuota audinio forma, kurią daugiausia sudaro hidroksiapatito kristalai. Skirtingai nei kaulai, emalyje nėra gyvų ląstelių, galinčių taisyti pažeidimus, kai jis prarandamas. Erozija dėl rūgštinio maitinimosi, nepakankomos burnos higienos ar su amžiumi susijusio nusidėvėjimo atskleidžia minkštesnį dentiną ir inicijuoja negrįžtamą struktūrinį netekimą. Dantų ėduonis ir emalio erozija gali sumažinti danties stiprumą ir standumą iki 95 procentų, sukeldami skausmą, jautrumą, skylutes ir, sunkiuose atvejais, dantų praradimą bei žandikaulio pokyčius.
Kaip keratinas skatina emaliui panašaus mineralo formavimąsi
Laboratoriniuose eksperimentuose tyrėjai ekstrahavosi keratiną iš avių vilnos ir suspendavo jį dirbtinio seilių tirpalo, turtingo kalcio ir fosfato jonų, sistemoje. Keratinas veikė kaip nukliudijimo (nukleacijos) karkasas, traukiantis mineralinius jonus iš tirpalo ir nukreipiantis jų susijungimą į tankią, emalį primenančią plėvelę. Kombinuodami skirtingas keratino rūšis ir papildomus baltymus, mokslininkai sukūrė hierarchinę, susluoksniuotą struktūrą, imituojančią emalio daugiasluoksnę architektūrą — taip pagerindami mechaninį stiprumą, ilgaamžiškumą ir atsparumą degradacijai.
Svarbiausi atradimai ir reikšmė
Keratinu paremta danga užpildė smulkius pažeidimus ir susidarė perlamutrinė, emalį primenanti paviršiaus danga, kuri atkūrė gydomų sričių apsaugines ir funkcines savybes. Kadangi medžiaga yra baltymais vadovaujamas mineralas, o ne grynai sintetinis plastikas, ji struktūriškai labiau primena natūralų emalį ir galėtų išvengti tam tikrų toksiškumo bei tvarumo problemų, susijusių su dabartinėmis restauracinėmis medžiagomis. Tyrėjai siūlo, kad keratino pagrindo formulės galėtų būti tiekiamos kaip nereceptinės dantų pastos arba kaip profesionalūs lako tipo preparatai, tepami klinikose.
Privalumai palyginus su esamais gydymo būdais
Dabartiniai restauraciniai sprendimai — kompozitinės dervos ir plombos — yra mechanine prasme prastesni už natūralų emalį, gali reikalauti pakeitimo laikui bėgant ir remiasi iš naftos išgautais polimerais bei neatsinaujinančiais ištekliais. Fluoras padeda sulėtinti demineralizaciją, bet negali pilnai atkurti prarasto emalio. Keratino nukreipta mineralizacija remiasi biologiniu karkasu, regeneruojančiu mineralą vietoje, potencialiai leidžiančiu patvarų remontą ir mažinant išteklių švaistymą.
Praktinė perspektyva: laiko grafikas, mastelis ir tvarumas
Tyrėjai teigia, kad keratino pagrindu veikiantys emalio stiprikliai galėtų pasiekti rinką per dvejus–trejus metus, priklausomai nuo klinikinių tyrimų eigos ir pramonės partnerystių. Gamybos modelis taip pat palaiko žiedinės ekonomikos tikslus: keratinas gali būti gaunamas iš žemės ūkio arba tekstilės atliekų — tai „iš atliekų į sveikatą“ koncepcija, galinti sumažinti ekologinį pėdsaką ir tuo pačiu suteikti medicininę naudą. Vis dėlto būtini tolesni tyrimai, kad būtų įrodyta ilgalaikė prilipimo kokybė, atsparumas burnos jėgoms ir saugumas įvairiose pacientų grupėse.
Apribojimai ir tolesni žingsniai
Laboratorinė mineralizacija skiriasi nuo sąlygų žmogaus burnoje. Pagrindinės problemos yra užtikrinti mineralų biologinį prieinamumą gilesnėse ertmėse, patvirtinti ilgaamžiškumą kramtymo jėgų ir kintančio pH sąlygomis bei atitikti reguliavimo reikalavimus dantų produktams. Dideli klinikiniai tyrimai bus būtini, kad būtų nustatyta, ar keratino formulės gali taisyti gilias ertmes ar jos labiau tinka ankstyvos stadijos erozijai ir paviršiaus remineralizacijai.
Eksperto nuomonė
Dr. Maria R. Santos, įsivaizduojama dantų medžiagų mokslininkė, turinti patirties biomimetinėje mineralizacijoje, komentuoja: 'Keratino naudojimas kaip hidroksiapatito susijungimo šablonas yra elegantiškas biomaterialų projektavimo pavyzdys. Jei klinikiniai rezultatai patvirtins laboratorinius duomenis, ši metodika galėtų perkelti prevencinę odontologiją nuo apsauginės priežiūros prie aktyvios regeneracijos. Keratino mastelis ir jo gavimas iš tekstilės atliekų daro idėją komerciškai ir ekologiškai patrauklia, tačiau lemiami bus ilgalaikiai dilimo tyrimai.'
Iš studijos komandos Sherif Elsharkawy, odontologas iš King's College London ir darbo vyriausiasis autorius, pastebėjo: 'Įžengiame į įdomų laikotarpį, kai biotechnologijos leidžia ne tik gydyti simptomus, bet ir atkurti biologinę funkciją, naudojant pačios organizmo medžiagas. Tolimesnės plėtros ir tinkamų pramonės partnerių dėka greitai galėtume auginti stipresnes, sveikesnes šypsenas iš tokio paprasto dalyko kaip kirpimas.'
Susijusios technologijos ir ateities perspektyvos
Keratino ir emalio metodas papildo kitas biomimetines strategijas, įskaitant peptidų nukreiptą mineralizaciją ir kalcio fosfato nanomedžiagas. Kombinuotos strategijos galėtų pagerinti prasiskverbimą į pogrindines pažeidimo zonas arba integruoti antimikrobines medžiagas, kovojančias su ėduonį sukeliančiomis bakterijomis. Ilgalaikėje perspektyvoje regeneraciniai metodai gali sumažinti pakartotinės restauracijos poreikį ir nukreipti dantų priežiūrą link prevencijos bei biologinio remonto.
Išvada
Keratino pagrindu veikianti emalio regeneracija yra perspektyvus biomaterialų pažangos pavyzdys, galintis taisyti ankstyvus emalio netekimus, atkurti funkciją ir sumažinti dantų medžiagų ekologinį pėdsaką. Nors laboratoriniai rezultatai džiugina ir trumpalaikė laiko juosta atrodo reali, klinikinė validacija, ilgaamžiškumo testai ir reguliavimo peržiūra lieka būtini etapai prieš susidarant keratininėms dantų pastoms ar lako preparatams plačiai prieinamiems. Jei pavyks, ši technologija galėtų pakeisti kasdienę burnos priežiūrą ir parodyti, kaip iš atliekų gaunami biomolekuliai gali virsti aukštos vertės medicininiais sprendimais.
Quelle: sciencealert
Kommentare