Учёные создали тонкоплёночное покрытие для зубной эмали, которое не только имитирует природную структуру зуба, но и подавляет развитие бактерий, вызывающих кариес. Новый материал, сформированный из производных хинолина, который легко полимеризуется и образует стабильные плёнки, и наногидроксиапатита — вещества, воспроизводящего морфологию натуральной эмали, может лечь в основу профилактики и лечения заболеваний полости рта. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Biomaterials Science.
Зубная эмаль постоянно подвергается воздействию микроорганизмов. Особенно опасны бактерии рода Streptococcus, которые участвуют в образовании зубного налёта и повреждении поверхности зуба. Сегодня в стоматологии для защиты эмали от разрушения микробами применяют защитные покрытия и фторсодержащие препараты, но они не всегда надёжны, плохо держатся и быстро смываются. Кроме того, они не обладают бактерицидными свойствами. Поэтому учёные 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. Смесь из этих компонентов наносят на поверхность зуба, спустя 30 минут она застывает и образует плёнку, которая полностью покрывает эмаль, воспроизводит её структуру и повышает устойчивость к микробному воздействию.
Чтобы создать покрытие, учёные задействовали полученные с использованием яичной скорлупы нанокристаллы гидроксиапатита и соединили их с хинолиновыми соединениями, обладающими антимикробной активностью. В результате получилась тонкая плёнка, которая при нанесении на эмаль имитирует природную минерализацию зубов.
Сканирующая электронная микроскопия показала, что покрытие плотно прилегает к эмали и повторяет её естественную текстуру. Кристаллы гидроксиапатита в плёнке выстраиваются упорядоченно, как в настоящем зубе. Испытания на прочность показали, что новое покрытие по микротвёрдости лишь на 10–20% уступает здоровой эмали.
Кроме восстановления структуры, материал активно подавляет рост бактерий Streptococcus spp., провоцирующих кариес. Антибактериальное действие достигается за счёт хинолиновых соединений, которые повреждают бактериальные клетки и препятствуют образованию налёта.
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. Проведённый 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 приближённых к реальной клинической практике, а также на его биосовместимости и эффективности при длительном использовании», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Павел Середин, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой физики твёрдого 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).
