Являясь самой твердой тканью человеческого организма, зубная эмаль довольно трудно воспроизвести. Однако подобная технология могла бы иметь огромное значение для материаловедения и регенеративной медицины. Недавно учёным удалось совершить прорыв в этой области, изменив состав природного минерала, таким образом, что новое покрытие стало прочнее естественной эмали.
Разработанное российскими и египетскими учеными новое зубное покрытие создано на базе гидроксиапатита. Этот гидроксильный аналог фторапатита является основной составляющей костной и минеральной материи у млекопитающих.
В результате минерализации гидроксиапатита с использованием комплекса аминокислот, которые, естественным образом, способствуют восстановлению костных и мышечных структур, таких как лизин и аргинин, учёные получили минерализованный материал, по своим свойствам напоминающий основной компонент натуральной эмали. После чего полученный материал был нанесен на здоровые зубы, что позволило исследователям проследить его способность соединяться с естественной тканью зубов.
Ученые разработали синтетическое зубное покрытие, которое имитирует структуру натуральной эмали, но обладает еще большей прочностью. Depositphotos
С помощью химической визуализации, полевой эмиссионной электронной и атомно-силовой микроскопии ученые исследовали свойства нового материала. Было установлено, что толщина минерализованного слоя составляет от 300 до 500 нм, а нанокристаллическая структура соответствует структуре кристаллов апатита в естественной эмали. Необходимо отметить, что новое покрытие продемонстрировало впечатляющую прочность и даже более высокую твердость, чем естественная эмаль.
"Нам удалось создать биомиметическое минерализованное покрытие, чьи нанокристаллические структуры воспроизводят упорядоченность апатитовых молекул зубной эмали", - рассказывает руководитель проекта Павел Середин. " Кроме того, выяснилось, что сконструированное покрытие имеет повышенную плотность, превосходящую по прочности естественную зубную эмаль".
Являясь очень тонким, но очень прочным защитным материалом, эмаль играет важную роль в защите зубов от кариеса и в тоже время она является единственной тканью в организме, которая не может восстанавливаться. Поэтому ее разрушение может привести к серьезным стоматологическим проблемам. Впрочем, в последнее время разрабатываются новые подходы к восстановлению этого покрытия, например, с помощью маломощных лазеров для стимуляции стволовых клеток или с помощью зубной пасты с добавкой уникальных пептидов.
Представляя еще одно перспективное решение, команда ученых считает, что ее технология позволит восстановить эмаль, стертую в результате эрозии или истирания. В будущем, авторы надеются усовершенствовать данную технологию, исследуя возможности ее применения для устранения более крупных дефектов, таких как трещины и переломы.
Результаты данного проекта были зарегистрированы в международном издании "Engineering".
Первоисточники: Ural Federal University, journal Engineering, Википедия
1. (https://urfu.ru/en/news/43627/)
2. (https://ru.wikipedia.org/wiki/Гидроксиапатит)
3. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590123022002535)
Новости