Новое зубное покрытие поможет в борьбе с кариесом и восстановит эмаль

Воронежские ученые с коллегами из Бразилии, Египта и Южной Кореи разработали тонкопленочное покрытие для зубной эмали, которое имитирует природную структуру зуба и подавляет развитие бактерий, вызывающих кариес. Новый материал создали из производных хинолина (это соединение легко полимеризуется и образует стабильные пленки) и наногидроксиапатита — вещества, воспроизводящего морфологию натуральной эмали. Изобретение может лечь в основу профилактики и лечения заболеваний полости рта.

Зубная эмаль постоянно подвергается воздействию микроорганизмов. Особенно опасны бактерии рода Streptococcus, которые участвуют в образовании зубного налета и повреждении поверхности зуба. Сегодня в стоматологии для защиты эмали от разрушения микробами применяют защитные покрытия и фторсодержащие препараты, но они не всегда надежны, плохо держатся и быстро смываются. Кроме того, они не обладают бактерицидными свойствами. Поэтому ученые ищут новые подходы, которые одновременно восстанавливают структуру эмали и защищают от патогенных бактерий.

Исследователи из Воронежского государственного университета с коллегами предложили использовать для защиты зубов нанокомпозитное покрытие, состоящее из производных органического растворителя хинолина и нанокристаллического гидроксиапатита — основного минерального компонента эмали, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда. 

Смесь из этих компонентов наносят на поверхность зуба, спустя 30 минут она застывает и образует пленку, которая полностью покрывает эмаль, воспроизводит ее структуру и повышает устойчивость к микробному воздействию.

Чтобы создать покрытие, ученые задействовали полученные с использованием яичной скорлупы нанокристаллы гидроксиапатита и соединили их с хинолиновыми соединениями, обладающими антимикробной активностью. В результате получилась тонкая пленка, которая при нанесении на эмаль имитирует природную минерализацию зубов.

Сканирующая электронная микроскопия показала, что покрытие плотно прилегает к эмали и повторяет ее естественную текстуру. Кристаллы гидроксиапатита в пленке выстраиваются упорядоченно, как в настоящем зубе. Испытания на прочность показали, что новое покрытие по микротвердости лишь на 10–20% уступает здоровой эмали.

Кроме восстановления структуры, материал активно подавляет рост бактерий Streptococcus spp., провоцирующих кариес. Антибактериальное действие достигается за счет хинолиновых соединений, которые повреждают бактериальные клетки и препятствуют образованию налета.

Полученные результаты открывают путь к созданию новых стоматологических материалов — безопасных, биосовместимых и эффективных. Их можно будет использовать для защиты зубов после отбеливания, при лечении кариеса и в детской стоматологии.

«Мы выбрали материалы, которые максимально приближены к природным компонентам зубной эмали: нанокристаллический гидроксиапатит и производное хинолина. Их сочетание позволило создать покрытие с высокой прочностью и выраженными антибактериальными свойствами. Проведенный анализ показал, что покрытие формирует плотный, равномерный слой, эффективно защищающий зубы от патогенных бактерий и имитирующий естественную минерализацию эмали. В дальнейшем мы планируем сосредоточиться на изучении долговечности покрытия в условиях, максимально приближенных к реальной клинической практике, а также на его биосовместимости и эффективности при длительном использовании», — рассказал участник проекта Павел Середин, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой физики твердого тела и наноструктур Воронежского государственного университета.

В исследовании принимали участие сотрудники Воронежского государственного медицинского университета имени Н. Н. Бурденко (Воронеж), Бразильской синхротронной лаборатории (Бразилия), Университета Аль-Азхар (Египет), Национального исследовательского центра (Египет) и Лаборатории ускорителей в Пхохане (Южная Корея). Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Biomaterials Science.