The technology is based on a supramolecular matrix of elastin-like recombinamers (ELR), engineered to mimic the key functions of natural proteins that control enamel growth during infancy. The gel is applied as a thin coating and first "saturates" microcracks and defects. It then acts as a template, capturing calcium and phosphate ions from saliva and initiating their ordered crystallization—a process called epitaxial mineralization. New fluorapatite crystals grow in concert with the underlying tissue's crystal lattice and integrate with it, restoring the structure and mechanical properties of healthy enamel.
“When our material is applied to demineralized or eroded enamel, or exposed dentin, it promotes complex and organized crystal growth, restoring the structure of our natural, healthy enamel,” says lead author Abshar Hasan.
Experiments were conducted ex vivo on extracted human molars, as reported in Nature Communications. The researchers simulated various stages of erosion by etching enamel or dentin with acid, applied a single layer of ELR, and immersed the samples in mineralizing baths with an ionic composition similar to saliva. For approximately ten days, the coating passively attracted calcium and phosphate; continuous crystal growth from the substrate to the new layer was observed under an electron microscope.
Nanoindentation tests showed that the restored areas were virtually indistinguishable from intact enamel in terms of hardness and elasticity. And in "everyday wear" models—continuous abrasion with an electric toothbrush (equivalent to about a year of brushing), chewing loads, and acid exposure—the regenerated enamel demonstrated comparable or better resistance than natural enamel.
A key feature is the absence of fluoride: the gel acts not as a strengthening additive, but as a biomimetic matrix that initiates the growth of the tooth's own minerals. The authors intended the procedure to be quick and easy to use, similar to chairside fluoride varnishes.
«Мы очень воодушевлены, поскольку эта технология была разработана с учётом потребностей как врачей, так и пациентов. Она безопасна, легко и быстро применяется, а также масштабируема. Кроме того, технология универсальна, что открывает возможность её внедрения в различные типы продуктов для помощи пациентам всех возрастов, страдающим от различных стоматологических проблем, связанных с потерей эмали и оголением дентина. Мы начали этот процесс с нашей стартап-компанией Mintech-Bio и надеемся выпустить первый продукт в следующем году; эта инновация может вскоре помочь пациентам по всему миру», — отмечает руководитель проекта, профессор Альваро Мата.
Электронно-микроскопические изображения зуба с деминерализованной эмалью, на которых видны разрушенные кристаллы апатита (слева) и аналогичного деминерализованного зуба после двухнедельной обработки гелем, на котором видны эпитаксиально регенерированные кристаллы эмали (справа).
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, заболевания полости рта затрагивают около 3,7 млрд человек, а эрозия эмали — самого твёрдого минерализованного материала организма — является одним из главных путей к кариесу. Эмаль практически не восстанавливается естественным образом: текущие подходы ограничиваются профилактикой (фторирование, гигиена, диета) и восстановительными манипуляциями — пломбированием, вкладками и накладками, не возвращающими исходную ткань.
На этом фоне появление покрытия, способного «вырастить» эмалевую структуру, сопоставимую с естественной по архитектуре и свойствам, выглядит редким примером биомиметики с прямой клинической перспективой.
Авторы, впрочем, осторожны в оценках. Результаты получены в контролируемых лабораторных условиях; наращённый слой пока тоньше натуральной эмали, а его долговременное поведение в полости рта — со сменой pH, температур, под действием микробиоты и биоплёнок — ещё предстоит доказать. Следующий этап — доклинические и клинические исследования безопасности, стойкости и эффективности при эрозиях, гиперчувствительности и начальном кариесе. Но даже на текущей стадии ясно, что рынок реминерализующих средств, десятилетиями опиравшийся на фтор и кальций-фосфатные системы, получил принципиально иной класс решений. Mintech-Bio строит позиционирование вокруг регенерации структуры и функции, а не простого «укрепления поверхности». Критерием успеха станут воспроизводимая минерализация в реальной клинике, простота применения и стоимость — от кабинета стоматолога до потенциальных домашних протоколов.
Если эти требования удастся выполнить, гель ELR может занять особую нишу между профилактикой и протезированием: вместо «латания» дефектов композитом врач получит возможность вернуть зубу его собственную ткань — с правильной кристаллографией и механикой. Для пациентов это означало бы не только более естественную эстетику и чувствительность, но и потенциально более длительный срок службы реставраций.
