Podstawą tej technologii jest supramolekularna matryca rekombinamerów elastynowych (ELR), zaprojektowana w celu odtworzenia kluczowych funkcji naturalnych białek kontrolujących wzrost szkliwa w okresie niemowlęcym. Żel nakładany jest jako cienka powłoka i najpierw „nasącza” mikropęknięcia i ubytki. Następnie działa jak matryca: wychwytuje jony wapnia i fosforanów ze śliny i inicjuje ich uporządkowaną krystalizację – proces mineralizacji epitaksjalnej. Nowe kryształy fluoroapatytu rosną w harmonii z siecią krystaliczną tkanki pod nimi i integrują się z nią, przywracając strukturę i właściwości mechaniczne zdrowego szkliwa.
„Gdy nasz materiał zostanie nałożony na zdemineralizowaną lub zerodowaną szkliwo bądź odsłoniętą zębinę, stymuluje on złożony i zorganizowany wzrost kryształów, przywracając strukturę naszego naturalnego, zdrowego szkliwa” – mówi główny autor Abshar Hassan.
Eksperymenty przeprowadzono ex vivo na usuniętych ludzkich zębach trzonowych, jak donosi Nature Communications. Naukowcy sztucznie wymodelowali różne stadia erozji, trawiąc szkliwo lub zębinę kwasem, nakładając pojedynczą warstwę ELR i zanurzając próbki w kąpielach mineralizujących o składzie jonowym zbliżonym do śliny. Przez około dziesięć dni powłoka biernie przyciągała wapń i fosforany; ciągły wzrost kryształów z podłoża do nowej warstwy zarejestrowano pod mikroskopem elektronowym.
Testy nanoindentacji wykazały, że odbudowane strefy są praktycznie nieodróżnialne od nienaruszonego szkliwa pod względem twardości i elastyczności. W modelach „codziennego zużycia” – ciągłego pocierania szczoteczką elektryczną (co odpowiada około rocznemu szczotkowaniu), intensywnego żucia i ekspozycji na kwasy – zregenerowane szkliwo wykazało porównywalną lub lepszą odporność niż naturalne.
Główną cechą jest brak fluoru: żel nie działa jak dodatek wzmacniający, lecz jak biomimetyczna matryca, która inicjuje wzrost własnych minerałów zęba. Zgodnie z ideą autorów, procedura powinna być szybka i łatwa w praktyce – analogicznie do fluorowych lakierów stosowanych w gabinetach stomatologicznych.
«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.
