5 Minutės
Iš vilnos į baltumą — naujas emalio regeneracijos kelias
King's College London tyrėjai sukūrė metodą, kuriame naudojamas keratinas — dažnas struktūrinis baltymas, randamas plaukuose ir vilnoje — siekiant paskatinti ant dantų susidaryti emaliui panašiam mineralui. Šis požiūris galėtų virsti vietiškai naudojamais produktais, pavyzdžiui, kasdienėmis dantų pastomis arba gydytojo taikomais geliais, atstatančiais susidėvėjusį ar ėduonies pažeistą emalį, ir taip pasiūlyti alternatyvą sintetiniams dervoms bei fluoro procedūroms, kurios pačios emalio neatstato.
Mokslo pagrindai: kodėl dantys negyja kaip kaulai
Dantų emalis yra stipriai mineralizuota audinio forma, kurios pagrindą sudaro hidroksiapatito kristalai. Skirtingai nuo kaulų, emalyje nėra gyvų ląstelių, galinčių atstatyti pažeidimus vėliau juos praradus. Rūgštinė erozija dėl mitybos, nepakankama burnos higiena arba amžiaus sukeltas susidėvėjimas atidengia minkštesnį dentiną ir pradeda negrįžtamą struktūrinį nuostolį. Dantų ėduonis ir emalio erozija gali sumažinti danties tvirtumą ir standumą iki 95 procentų, sukeldami skausmą, jautrumą, ertmes ir, sunkiomis sąlygomis, dantų netekimą bei žandikaulio kaulo pokyčius.
Kaip keratinas skatina emaliui panašių mineralų susidarymą
Bandymuose laboratorijoje komanda išskyrė keratiną iš avių vilnos ir suspendavo jį dirbtiniame seilių tirpale, turtingame kalcio ir fosfato jonais. Keratinas veikė kaip nukleacijos karkasas, traukiantis mineralinius jonus iš tirpalo ir nukreipiantis jų susijungimą į tankią, emaliui panašią sluoksnį. Kombinuodami skirtingas keratino rūšis ir papildomus baltymus, mokslininkai sukonstravo hierarchinę, įdėtą struktūrą, imituojančią emalio daugiasluoksnę architektūrą — tai pagerino mechaninį stiprumą, ilgaamžiškumą ir atsparumą degradacijai.
Svarbiausi atradimai ir pasekmės
Keratininė danga užpildė mažus pažeidimus ir susidarė perlamutrinė, emaliui panaši paviršiaus plėvelė, kuri atstatė gydomų sričių apsaugines ir funkcinės savybes. Kadangi medžiaga yra baltymais nukreipta mineralizacija, o ne grynai sintetinė derva, ji struktūriškai artimesnė natūraliam emaliui ir gali išvengti kai kurių toksiškumo bei tvarumo problemų, susijusių su dabartinėmis restauracinėmis medžiagomis. Tyrėjai siūlo, kad keratino pagrindu pagamintos formulės galėtų būti tiekiamos kaip prekyboje prieinamos dantų pastos arba kaip profesionalūs lakuoti preparatai klinikose.
Pranašumai prieš esamus gydymo būdus
Dabartiniai restauraciniai sprendimai — kompozitinės dervos ir plombos — mechaniniu požiūriu yra prastesni už natūralų emalį, gali laikui bėgant reikalauti pakeitimų ir priklauso nuo naftos produktų bei neatsinaujinančių išteklių. Fluoras padeda sulėtinti demineralizaciją, bet negali visiškai atstatyti prarasto emalio. Keratino valdoma mineralizacija išnaudoja biologinį karkasą, kad regeneruotų mineralą vietoje, potencialiai leidžiant ilgalaikę restauraciją ir sumažinant išteklių švaistymą.
Praktinė perspektyva: laiko juosta, mastelio didinimas ir tvarumas
Tyrėjai teigia, kad keratino pagrindu veikiantys emalio stiprintuvai galėtų pasiekti rinką per dvejus–trejus metus, priklausomai nuo klinikinių tyrimų ir pramoninių partnerystių. Gamybos modelis taip pat atitinka žiedinės ekonomikos tikslus: keratinas gali būti gaunamas iš žemės ūkio ar tekstilės šalutinių produktų — tai atliekų į sveikatą koncepcija, kuri gali sumažinti poveikį aplinkai tuo pačiu suteikdama medicininę naudą. Vis dėlto reikia papildomų tyrimų, kad būtų įrodyta ilgalaikė sukibimo kokybė, atsparumas burnos jėgoms ir saugumas įvairių pacientų grupėse.
Apribojimai ir tolimesni žingsniai
Laboratorinė mineralizacija skiriasi nuo sąlygų žmogaus burnoje. Pagrindiniai iššūkiai apima mineralų bioavailability užtikrinimą giliai pažeidimuose, patvarumo patvirtinimą veikiant kramtymo jėgoms ir kintančiam pH bei atitikimą reglamentavimo reikalavimams dantų produktams. Dideli klinikiniai tyrimai bus būtini norint nustatyti, ar keratino formulės gali atstatyti gilus ėduonis, ar jos labiausiai tinkamos ankstyvos stadijos erozijai ir paviršiaus remineralizacijai.
Eksperto įžvalga
Dr. Maria R. Santos, fiktyvi dantų medžiagų mokslininkė, turinti patirties biomimetinėje mineralizacijoje, komentuoja: 'Keratino panaudojimas kaip hidroksiapatito surinkimo šablono yra elegantiškas biomaterialų dizaino pavyzdys. Jei klinikiniai rezultatai patvirtins laboratorinius duomenis, ši metodika galėtų pakeisti prevencinę odontologiją — nuo apsauginės priežiūros prie aktyvios regeneracijos. Keratino gavimo iš tekstilės atliekų mastelis ir šaltiniai padaro idėją komerciniu ir aplinkai palankiu pasirinkimu, bet lemiami bus ilgalaikio nusidėvėjimo tyrimai.'
Iš tyrimų komandos Sherif Elsharkawy, odontologas iš King's College London ir vyresnysis straipsnio autorius, pažymėjo: 'Įeiname į įdomų laikotarpį, kai biotechnologijos leidžia ne tik gydyti simptomus, bet ir atkurti biologinę funkciją naudojant pačio organizmo medžiagas. Tolimesnės plėtros ir tinkamų pramoninių partnerių dėka netrukus galime pradėti auginti tvirtesnes ir sveikesnes šypsenas iš to, kas atrodo taip paprasta kaip kirpimas.'
Susijusios technologijos ir ateities perspektyvos
Keratino ir emalio požiūris papildo kitas biomimetines strategijas, įskaitant peptidais nukreiptą mineralizaciją ir kalcio fosfatų nanomedžiagas. Kombinuotos strategijos galėtų pagerinti pralaidumą į požeminio sluoksnio pažeidimus arba integruoti antimikrobines medžiagas, kad būtų kovojama su ėduonį sukeliančiomis bakterijomis. Ilgalaikėje perspektyvoje regeneraciniai sprendimai gali sumažinti pakartotinių restauracijų poreikį ir perkelti dantų priežiūrą link prevencijos bei biologinio atkūrimo.
Išvada
Keratino pagrindu paremta emalio regeneracija yra perspektyvus biomaterialų pasiekimas, galintis atstatyti ankstyvus emalio nuostolius, atkurti funkciją ir sumažinti dantų medžiagų poveikį aplinkai. Nors laboratoriniai rezultatai yra palankūs ir artimo laikotarpio laiko juosta atrodo realistinė, klinikinis patvirtinimas, patvarumo bandymai ir reglamentavimo peržiūra išlieka būtinais žingsniais prieš tai, kai keratininės dantų pastos ar lakai taps plačiai prieinami. Jei bus sėkminga, technologija galėtų pakeisti kasdienę burnos priežiūrą ir parodyti, kaip iš atliekų gautos biomolekulės gali virsti aukštos vertės medicininiais sprendimais.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai