ساخت یک ژل نوآورانه برای بازسازی مینای ازبین رفته دندان

به گزارش مجله خبری نگار/همشهری آنلاین، یک ژل نوآورانه که لایه‌ای روی دندان‌ها تشکیل می‌دهد و سپس یون‌های کلسیم و فسفات را از بزاق برای ساخت مینای جدید جذب می‌کند، پتانسیل تغییر درمان‌های دندانپزشکی را دارد.

به نقل از نیو اطلس، ما تا به امروز هیچ راهی برای بازسازی لایه بیرونی سخت مینای دندان‌هایمان که با افزایش سن فرسایش می‌یابد، نداشتیم. اکنون دانشمندان دانشگاه «ناتینگهام» به همراه محققان بین‌المللی، چیزی را که به عنوان یک پیشرفت بزرگ توصیف می‌کنند، توسعه داده‌اند و یک ژل مبتنی بر پروتئین را ایجاد کرده‌اند که نه تنها می‌تواند مینای موجود را تقویت کند، بلکه در واقع آن را بازسازی می‌کند.

وقتی این ژل روی دندان‌ها اعمال می‌شود، دقیقاً مانند درمان رایج فلوراید در صندلی دندانپزشکی، یک لایه نازک تشکیل می‌دهد که به استخوان نفوذ می‌کند تا هرگونه حفره یا ترک را بپوشاند، اما سپس نوعی داربست نیز تشکیل می‌دهد که یون‌های دیگر را جذب می‌کند که از طریق فرآیندی به نام «کانی‌سازی اپیتاکسیال»، رشد بیشتر مواد معدنی را افزایش می‌دهد. سپس رسوبات معدنی جدید با بافت موجود ترکیب می‌شوند تا اساساً مینای جدید را تشکیل دهند.

دکتر آبشار حسن (Abshar Hasan)، نویسنده اصلی این مقاله و دانشجوی فوق دکترا در دانشگاه ناتینگهام می‌گوید: مینای دندان ساختار منحصر به فردی دارد که به آن خواص قابل توجهی می‌دهد که از دندان‌های ما در طول زندگی در برابر آسیب‌های فیزیکی، شیمیایی و حرارتی محافظت می‌کند. وقتی ماده ما روی مینای فرسوده یا عاج‌نمایان‌شده اعمال می‌شود، این ماده رشد کریستال‌ها را به صورت یکپارچه و سازمان‌یافته تقویت می‌کند و ساختار مینای طبیعی و سالم ما را بازیابی می‌کند.

طبق گزارش سازمان بهداشت جهانی، تخمین زده می‌شود که ۳.۷ میلیارد نفر در سراسر جهان به نوعی بیماری دهان و دندان مبتلا هستند و فرسایش مینای دندان که لایه بیرونی محافظ سخت و معدنی دندان‌های ماست، نقش مهمی در یکی از بزرگترین مشکلات، یعنی پوسیدگی دندان دارد.

این امر ناشی از مجموعه‌ای از محرک‌های شیمیایی و مکانیکی، از جمله مصرف مکرر غذا‌های اسیدی و شیرین مانند نوشابه و آبمیوه، دندان قروچه، مسواک زدن شدید، رفلاکس اسید و حتی خشکی دهان است و از آنجا که در حال حاضر نمی‌توانیم مینای از دست رفته را ترمیم کنیم، می‌تواند منجر به لب‌پریدگی یا ترک خوردگی دندان‌ها و ایجاد حفره در آنها شود. همچنین اگرچه فلوراید مهم است، اما آنچه را که قبلاً فرسایش یافته است، ترمیم نمی‌کند.

محققان می‌گویند: ما برای مقابله با این مشکل، یک ماتریس فوق مولکولی قابل تنظیم و مقاوم بر اساس نوترکیب‌های شبه الاستین مهندسی می‌کنیم که ساختار و عملکرد ماتریس در حال توسعه مینای دندان را تقلید می‌کند. این ماتریس، هنگامی که به عنوان پوششی روی سطح دندان‌هایی که سطوح مختلفی از فرسایش را نشان می‌دهند، اعمال می‌شود، پایدار است و می‌تواند رشد اپیتاکسیال نانوکریستال‌های آپاتیت را تحریک کند، ریزساختار مناطق آناتومیکی مختلف مینای دندان و همچنین خواص مکانیکی را بازیابی کند. این مطالعه پتانسیل انتقال فناوری معدنی‌سازی ما را برای درمان از دست دادن مینای دندان در محیط‌های بالینی مانند درمان فرسایش مینای دندان و حساسیت دندانی نشان می‌دهد.

محققان از دندان‌های آسیای کشیده شده انسان به عنوان یک مدل استفاده کردند و ابتدا سطوح مینا یا عاج آنها را با اسید آغشته کردند تا مراحل مختلف فرسایش دندان را تقلید کنند. سپس یک پوشش واحد از ژل نوترکیب شبه الاستین بیومیمتیک (ELR) را اعمال کردند و اجازه دادند خشک شود. در نهایت، دندان‌ها در حمام‌های معدنی‌سازی با دقت کنترل‌شده‌ای غوطه‌ور شدند که محیط یونی بزاق را شبیه‌سازی می‌کردند.

این پوشش ELR طی حدود ۱۰ روز، به طور غیرفعال، یون‌های کلسیم و فسفات را از مایع جذب کرد و آنها را قادر ساخت تا در داربست خود متبلور شوند. این امر منجر به رشد اپیتاکسیال نانوکریستال‌های فلورآپاتیت شد که اساساً ساختار و استحکام مینای طبیعی را منعکس می‌کردند.

سپس دانشمندان، این دندان‌های تازه تقویت‌شده را آزمایش کردند و از طریق میکروسکوپ الکترونی توانستند تأیید کنند که کریستال‌های آپاتیت جدید به طور یکپارچه از مینا یا عاج زیرین رشد می‌کنند و ترازبندی شبکه‌ای پیوسته‌ای را نشان می‌دهند، اما بدون اینکه با چشم غیرمسلح قابل مشاهده باشند.

آزمایش دیگری نشان داد که مینای معدنی‌شده تقریباً مشابه مینای سالم است و هنگامی که سایش و پارگی روزانه از طریق سایش مداوم مسواک برقی معادل حدود یک سال مسواک زدن و همچنین جویدن و ساییدن شبیه‌سازی شد، دندان‌ها در واقع مقاومت بهتری در برابر سایش، شکستگی و حمله اسیدی در مقایسه با مینای طبیعی داشتند.

آزمایش‌ها روی بزاق مصنوعی و بزاق واقعی انسان نیز نتیجه یکسانی را نشان داد و مشخص شد که پوشش ELR می‌تواند مینای دندان را بازسازی کرده و در برابر ضربه‌ها در دنیای واقعی نیز مقاومت کند.

پروفسور آلوارو ماتا (Alvaro Mata)، رئیس بخش مهندسی زیست‌پزشکی و زیست‌مواد در دانشگاه ناتینگهام گفت: ما بسیار هیجان‌زده‌ایم، زیرا این فناوری با در نظر گرفتن پزشک و بیمار طراحی شده است. این فناوری ایمن است، به راحتی و به سرعت قابل استفاده است و قابلیت مقیاس‌پذیری دارد. همچنین این فناوری چندمنظوره است که فرصتی را برای تبدیل به انواع مختلفی از محصولات برای کمک به بیماران در هر سنی که از مشکلات مختلف دندانی مرتبط با از دست دادن مینای دندان و عاج نمایان رنج می‌برند، فراهم می‌کند. ما این فرآیند را با استارت‌آپ خود موسوم به «Mintech-Bio» آغاز کرده‌ایم و امیدواریم که اولین محصول را سال آینده عرضه کنیم. این نوآوری می‌تواند به زودی به بیماران در سراسر جهان کمک کند.

شایان ذکر است که این نتایج اولیه هستند، زیرا آزمایش‌ها در شرایط کنترل‌شده به صورت آزمایشگاهی انجام شده‌اند. علاوه بر این، لایه ELR تنها چند میکرومتر ضخامت داشت که نازک‌تر از مینای طبیعی است؛ بنابراین دوام طولانی‌مدت آن ناشناخته است.

با این حال، این ژل مسیر امیدوارکننده‌ای را در بازسازی مینای دندان ارائه می‌دهد؛ مسیری که نیاز به توسعه و آزمایش بیشتر دارد، قبل از اینکه احتمالاً آن را بعد از مسواک زدن صبحگاهی به دندان‌های خود اضافه کنیم.

این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.