В основі технології - супрамолекулярна матриця з еластиноподібних рекомбінамерів (ELR), спроектованих так, щоб відтворювати ключові функції природних білків, що управляють зростанням емалі в дитинстві. Гель наноситься як тонке покриття і спочатку «просочує» мікротріщини та дефекти. Потім він працює як шаблон: захоплює зі слини іони кальцію та фосфату та ініціює їх упорядковану кристалізацію – процес епітаксійної мінералізації. Нові кристали фторапатиту виростають узгоджено з кристалічною решіткою тканини, що підлягає, і інтегруються з нею, відновлюючи структуру і механічні властивості здорової емалі.
«Коли наш матеріал наноситься на демінералізовану чи еродовану емаль, або на оголений дентин, він сприяє комплексному та організованому зростанню кристалів, відновлюючи структуру нашої природної здорової емалі», — каже провідний автор роботи Абшар Хасан.
Експерименти проводилися ex vivo на віддалених людських молярах, повідомляє Nature Communications. Дослідники штучно моделювали різні стадії ерозії, протруюючи емаль або дентин кислотою, наносили одиничний шар ELR і занурювали зразки мінералізуючі ванни з іонним складом, близьким до слини. Протягом приблизно десяти днів покриття пасивно приваблювало кальцій та фосфат; під електронним мікроскопом фіксувалося безперервне зростання кристалів від підкладки до нового шару.
Випробування на наноіндентування показали, що відновлені зони жорсткості та пружності практично не відрізняються від інтактної емалі. А в моделях «повсякденного зношування» — безперервного стирання електричною щіткою (еквівалент близько року чищення), жувальних навантажень та впливу кислот — регенерована емаль продемонструвала порівнянну чи кращу стійкість, ніж натуральна.
Принципова особливість - відсутність фтору: гель діє не як зміцнююча добавка, а як біоміметичний матрикс, що ініціює зростання власних мінералів зуба. За задумом авторів, процедура має бути швидкою та звичною для практики — за аналогією з крісельними фтор-лаками.
«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.
