Biomimetinė burnos priežiūra

Kurdami naujas technologijas bei medžiagas mokslininkai dažnai semiasi įkvėpimo iš gyvosios gamtos. Jie stebi ir tyrinėja įvairius gamtos reiškinius bei procesus, siekia suprasti ir imituoti gyvų organizmų struktūras bei funkcijas. 1950-aisiais inžinierius Otto Schmitt tokią tyrinėjimų šaką pavadino „biomimetika“. Nuo to laiko biomimetika pradėjo vystytis kaip atskira mokslo kryptis, o pastaruoju metu tapo itin svarbi medicinoje, įskaitant odontologiją.

Kas yra biomimetika?

Terminas „biomimetika“ kilo iš graikiškų žodžių „bios“, reiškiančio gyvybę, ir „mimesis“, reiškiančio imituoti. Taigi, biomimetikos mokslas nagrinėja gamtoje egzistuojančias molekulines struktūras ir siekia sukurti sintetines medžiagas ir organus, kurie galėtų jas atkartoti. Mokslininkai tiki, kad artimiausiu metu biomimetikos mokslo dėka bus galima kurtiesiems grąžinti klausą, o akliesiems – regėjimą. Tuo tarpu odontologai jau dalijasi praktine biomimetinės odontologijos patirtimi ir džiaugiasi galėdami pacientams pasiūlyti galimybę biomimetinėmis priemonėmis atkurti natūralius dantis.

Danties sandara

Jau seniai žinoma, kad žmogaus dantys yra sudaryti iš kelių skirtingų audinių sluoksnių: pulpos, dentino ir emalio. Pulpa – tai danties viduryje esanti minkštoji dalis, kuri užpildo visą danties ertmę ir danties šaknų kanalus. Pulpą sudaro kraujagyslės, nervinės skaidulos, jas supantys fibroblastai ir limfagyslės. Šį sluoksnį gaubia kietas kaulinis audinys – dentinas, užimantis didžiausią ir pagrindinę danties dalį. 70–72 %  dentino masės sudaro mineralinės medžiagos, daugiausiai – hidroksiapatitas. Na, o viršutinis dantį dengiantis sluoksnis vadinamas emaliu. Tai pati kiečiausia medžiaga žmogaus kūne, skirta saugoti mūsų dantis nuo dilimo ir ligų. Apie 96,5–97 % emalio sudėties yra mineralinės medžiagos, vėlgi, daugiausiai – hidroksiapatitas.

Biomimetinės medžiagos odontologijoje

Biomimetinėje odontologijoje naudojamos tokios medžiagos, kurios savo savybėmis yra kiek įmanoma panašesnės į danties audinius. Jomis siekiama atkurti demineralizuotą emalį ir palaikyti gerą burnos sveikatą. Struktūriškai ir chemiškai į mineralinius dantų komponentus yra panašūs kalcio fosfatai. Yra įvairių biologinę reikšmę turinčių kalcio fosfatų: monokalcio fosfato monohidratas (MCPM), dikalcio fosfato dihidratas (DCPD), tetrakalcio fosfatas (TTCP) ir t.t., tačiau burnos priežiūros priemonėse yra naudojamas hidroksiapatitas (HAP), β-trikalcio fosfatas (β-TCP) ir amorfinis kalcio fosfatas (AKR). Taip pat, dėl gebėjimo skatinti kaulų augimą ir regeneraciją, odontologijoje naudojamas ir bioaktyvus stiklas (Meyer et al., 2018).

Rinkoje yra dantų priežiūros priemonių, kurios sudėtyje turi net kelis kalcio fosfatus. Pavyzdžiui, „Royal Denta“ dantų pastos „Sensitive“ sudėtyje yra netgi du kalcio junginiai – ir hidroksiapatitas, ir trikalcio fosfatas. Jie užtikrina dar geresnį danties remineralizacijos procesą: hidroksiapatitas užpildo didesnius danties pažeidimus, o trikalcio fosfatas – mikro įtrūkimus.

Toliau apžvelkime kiekvieną kalcio fosfatą atskirai.

Hidroksiapatitas (HAP)

Hidroksiapatitas pasižymi geru biologiniu suderinamumu ir yra naudojamas kaip biomimetinis ingredientas dantų priežiūros preparatuose dėl savo panašumo į dantų emalį. Daugybė tyrimų rodo, kad dantų pastoje ir kitose burnos priežiūros priemonėse esantys hidroksiapatito kristalai užkemša atvirus dentino kanalėlius ir emalio mikroįtrūkimus (Garazha, Volozhin, & Doktorov, 1996; Enax & Epple, 2018; Tempesti et al., 2018). Remineralizavus dentiną bei emalį, dantys sutvirtėja ir reikšmingai sumažėja dantų jautrumas. Be to, in vivo eksperimentai rodo, kad burnos priežiūros priemonės su hidroksiapatitu gerina periodontito kamuojamų žmonių burnos sveikatą.

Trikalcio fosfatas (TCP)

Trikalcio fosfatas yra kalcio ir fosforo junginys, priklausantis kalcio fosfatų grupei. Jis yra pagrindinė daugelio kietųjų žmogaus biologinių medžiagų sudedamoji dalis, įskaitant kaulus ir dantis. Dėl šios priežasties trikalcio fosfatas yra svarbi medžiaga tiek medicinoje, tiek maisto pramonėje.

Yra žinomi du skirtingi trikalcio fosfatai: α-trikalcio fosfatas gali egzistuoti tik aukštoje temperatūroje (virš 1125 °C), o β-trikalcio fosfatas yra stabilus kambario temperatūroje. Taigi, β-TCP yra biologiškai prieinama trikalcio fosfato forma, kuri naudojama burnos priežiūros produktuose. Vienas iš pagrindinių jo privalumų, kaip ir hidroksiapatito atveju, – gebėjimas skatinti emalio remineralizaciją ir taip stiprinti dantis. 

Dantų pastose esantis β-TCP, susidūręs su burnos terpe, išskiria kalcio ir fosfato mineralus, kurie įsitvirtina demineralizuotose emalio vietose. Tyrimai rodo, kad β-TCP išskiria tvirtesnį ir labiau burnos rūgštims atsparų mineralą. Taigi, β-TCP yra naudingas komponentas dantų pastose, kuris padeda atkurti emalio struktūrą ir stiprumą, taip prisidedant prie apsaugos nuo tolesnio dantų ėduonies vystymosi.

„Sensitive“ – jautrių dantų priežiūrai

Sudėtyje yra ir trikalcio fosfatas, ir hidroksiapatitas, kurie padeda užpildyti atvirus dentino kanalėlius ir atstatyti pažeistą dantų emalį.

Amorfinis kalcio fosfatas

Amorfinis kalcio fosfatas (ACP) dantų pastoje taip pat veikia kaip svarbi remineralizacijos medžiaga. Dantų pastose ACP dažnai derinamas su kazeino fosfopeptidais (CPP), sudarančiais CPP-ACP kompleksą, kuris, kaip įrodyta, tampa itin veiksminga priemonė dantų emalio demineralizacijos prevencijai ir remineralizacijai. CPP-ACP kompleksas prilimpa prie dantų paviršiaus, užpildydamas emalio mikroįtrukimus ir nelygumus. Tai leidžia danties paviršiui atgauti natūralų sveiką blizgumą.

Bioaktyvus stiklas

Bioaktyvus stiklas nėra kalcio fosfato junginys, tačiau dėl gebėjimo skatinti kaulų augimą ir regeneraciją, jis taip pat naudojamas biomedicinos srityje. Bioaktyvus stiklas sudarytas iš silicio dioksido (SiO2), kalcio oksido (CaO) ir fosforo pentoksido (P2O5). Jo veikimo mechanizmas skiriasi, nei aukščiau aprašyti kalcio fosfatai. Bioaktyvus stiklas veikia skatindamas biologinį aktyvumą kontaktuojant su žmogaus kūno skysčiais. Taigi, tirpdamas seilėse, jis išskiria kalcio ir fosfato jonus, kurie padeda skatinti natūralų dantų emalio atkūrimą ir apsaugą nuo ėduonies.

Biomimetinių medžiagų nauda burnos sveikatai

Biomimetinės dantų pastos yra sukuriamos taip, kad imituotų natūralius dantų atkūrimo ir apsaugos mechanizmus. Štai keletas privalumų vartotojams:

  1. Emalio remineralizacija. Biomimetinės dantų pastos turi ingredientus, pavyzdžiui, hidroksiapatitą arba trikalcio fosfatą, kurie padeda atstatyti mineralus dantų emalyje. Tai stiprina dantis ir sumažina ėduonies riziką.
  2. Baltų dėmių remineralizacija. Burnos bakterijos išskiria rūgštis, kurios patenka į emalio prizmes ir ištirpdo danties audinyje esančius kalcio ir fosfato kristalus. Laikui bėgant, tai sukelia emalio paviršiaus nykimą, formuojasi erozijos arba pirminis ėduonis, dažnai matomas kaip baltos dėmės. Dantų pastos su kalcio fosfatais padeda remineralizuoti pažeistus dantis ir taip sumažinti matomas baltas dėmes.
  3. Jautrumo mažinimas. Nustatyta, kad biomimetinėms dantų pastoms padedant užpildyti mikroskopinius įtrūkimus ir poras dantų emalyje, veiksmingai sumažėja dantų jautrumas šaltam, karštam, saldžiam maistui bei patiriamam skausmui. 
  4. Natūralus dantų balinimas. Kai kurios biomimetinės dantų pastos naudoja švelnius abrazyvus, kurie pašalina dėmes nekenkiant dantų emaliui, taip suteikdamos natūralų balinimo efektą.
  5. Apsauga nuo bakterijų. Ingredientai, tokie kaip bioaktyvus stiklas, gali išskirti jonus, kurie neutralizuoja rūgščią terpę burnoje ir sumažina bakterijų, sukeliančių ėduonį ir dantenų ligas, augimą.
  6. Burnos mikrofloros balansavimas. Biomimetinės dantų pastos gali padėti išlaikyti sveiką burnos mikroflorą, skatinant gerųjų bakterijų augimą ir mažinant kenksmingų bakterijų poveikį.
  7. Alternatyva fluorido dantų pastoms. Dėl biologinio veiksmingumo, biomimetinės dantų pastos gali būti efektyvi alternatyva fluoridų turinčioms dantų pastoms (Butera et al., 2022).
  8. Ilgalaikis dantų apsaugos poveikis. Skirtingai nuo tradicinių dantų pastų, kurios dažniausiai teikia tik laikiną apsaugą, biomimetinės dantų pastos siekia sukurti ilgalaikes sąlygas dantų sveikatai palaikyti per natūralius atkūrimo ir apsaugos procesus.
  9. Mažesnis poveikis aplinkai. Biomimetinės dantų pastos dažnai yra sukuriamos atsižvelgiant į tvarumą, naudojant gamtoje randamus ir biologiškai suderinamus ingredientus, kurie mažiau teršia aplinką.

Atsižvelgiant į šiuos privalumus, nenuostabu, kad biomimetinės dantų pastos tampa vis populiaresnės tarp vartotojų, ieškančių efektyvesnių ir švelnesnių būdų palaikyti savo burnos sveikatą. Todėl kiekvienas burnos priežiūros specialistas turėtų laikytis biomimetinio principo – kiek įmanoma tausoti bei saugoti pacientų natūralius dantis.


Literatūra

  1. Butera, A., Gallo, S., Pascadopoli, M., Montasser, M., Latief, M., Modica, G., & Scribante, A. (2022). Home Oral Care with Biomimetic Hydroxyapatite vs. Conventional Fluoridated Toothpaste for the Remineralization and Desensitizing of White Spot Lesions: Randomized Clinical Trial. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19. https://doi.org/10.3390/ijerph19148676.
  2. Enax, J., & Epple, M. (2018). Synthetic Hydroxyapatite as a Biomimetic Oral Care Agent.. Oral health & preventive dentistry, 16 1, 7-19 . https://doi.org/10.3290/j.ohpd.a39690.
  3. Garazha, S., Volozhin, A., & Doktorov, A. (1996). [The experimental validation of the potential use of hydroxyapatite-containing preparations for the obturation of the dentin tubules in prepared teeth].. Stomatologiia, 75 5, 17-9 .
  4. Meyer, F., Amaechi, B. T., Fabritius, H. O., & Enax, J. (2018). Overview of Calcium Phosphates used in Biomimetic Oral Care. The open dentistry journal, 12, 406–423. https://doi.org/10.2174/1874210601812010406
  5. Tempesti, P., Nicotera, G., Bonini, M., Fratini, E., & Baglioni, P. (2018). Poly(N-isopropylacrylamide)-hydroxyapatite nanocomposites as thermoresponsive filling materials on dentinal surface and tubules.. Journal of colloid and interface science, 509, 123-131 . https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.09.001.
Apie autorių
Daiva Mačiulienė

Burnos higienos specialistė

Nuo 1999 m. dirba burnos higieniste privačioje odontologijos klinikoje. Nuo 2012 m. dirba Kauno kolegijos Medicinos fakulteto burnos sveikatos katedros vedėja ir lektore. Lietuvos odontologų rūmų narė. Aktyviai tobulinasi ir dalyvauja Lietuvos moksliniuose renginiuose.