Наночастицы защитят зубы от кариеса
Вредные бактерии, разрушающие зубную эмаль, защищаются от антимикробных средств, формируя биоплёнку. Но нанотехнологиям есть что противопоставить защитным уловкам микробов.
Когда речь заходит о медицинских нанотехнологиях, то обычно мы говорим о самых сложных, самых проблемных областях. Например, о методах диагностики и лечения рака – действительно, где же ещё применять наночастицы, как не в онкологии? Но ведь никто не запрещает использовать их и в более простых, «приземлённых» областях биологии и медицины.
Даниэль Бенуа (Danielle S. W. Benoit) и её коллеги из Рочестерского университета и Университета Пенсильвании предложили «нанометод» защиты от кариеса. Как известно, кариес развивается из-за того, что бактерии полости рта, расщепляя углеводы, образуют в качестве побочного продукта кислоту, которая и разрушает зубную эмаль. От бактерий можно избавиться, почистив зубы или пополоскав рот каким-нибудь антибактериальным средством. Однако проблема в том, что микробы формируют так называемую биоплёнку, которая, постепенно нарастая, образует зубной налёт и зубной камень. Биоплёнка представляет собой смесь полимеров, с помощью которых бактерии «приклеивают» себя к поверхности и защищаются от неприятных воздействий среды. Механическими усилиями счистить её трудно, что же до антибактериальных средств, то они смываются слюной до того, как успевают добраться до бактерий.
Идея исследователей состояла в том, чтобы сделать наночастицы из сложных метакрилатных полимеров, так, чтобы получилось два слоя: наружный, с помощью которого частица закрепится на поверхности зуба, и внутренний, который будет удерживать антибактериальное средство. Наружный слой был положительно заряжен и прочно прилипал к биоплёнке. Внутренний же был чувствителен к кислотности среды, и при низких значениях pH (то есть при повышенной кислотности) частица должна была раскрыться и освободить фарнезол – особый спирт с противомикробным действием.
Сначала частицы испытали в модельном эксперименте: кусок материала, сделанного из тех же минералов, что и зубная эмаль, выдерживали вместе с бактерией Streptococcus mutans, из-за которой зубы в основном и портятся. Наночастицы показали себя с прекрасной стороны: после них с поверхности удалось счистить в два раза больше бактериального налёта, чем когда ту же поверхности обрабатывали «голым» фарнезолом. Опыты на крысах со S. mutans во рту показали, что если животным дважды в давать такой нанопрепарат, то можно значительно уменьшить вероятность кариеса. Опять же, сам по себе фарнезол оказывал не слишком заметный эффект на здоровье крысиных зубов. Очевидно, благодаря своей способности закрепляться на биоплёнке наночастицы действительно обеспечивали более длительный контакт противомикробного соединения с «целевой аудиторией». Об использовании нанотехнологий для борьбы с бактериальным налётом (в том числе, и на поверхности зубов) говорят давно, но это пока что первая работа, в которой эффективность такого метода показали на животных. Подробно полученные результаты описаны в статье в ACS Nano.
В перспективе новую технологию можно использовать также и для дезинфекции медицинского оборудования: медики часто сталкиваются с проблемой прочных бактериальных биоплёнок на инструментах и деталях аппаратов, причём против бактерий не всегда бывает возможно применить какие-нибудь жёсткие методы – поскольку есть опасность, что они повредят сам материал, на котором сидят микробы. Наночастицы кажутся здесь прекрасным выходом из положения. Впрочем, необходимо ещё подтвердить их безопасность, всё-таки изо рта они рано или поздно попадут в желудок и кишечник. И в желудочно-кишечном тракте, и в ротовой полости есть много полезных бактерий, которым хорошо бы гарантировать безопасность от нанодезинфекции.
Кстати говоря, именно с полезными бактериями ротовой полости связана другая идея защиты зубов от кариеса: несколько лет назад сотрудники японского Национального института инфекционных болезней предложили использовать для этого другого стрептококка, Streptococcus salivarius, который тоже живёт во рту и подавляет формирование бактериальных биоплёнок вредного S. mutans. Полезному стрептококку может помочь и Lactobacillus paracasei, которая тоже способна «отклеивать» вредных бактерий от зубной эмали.
Подготовлено по материалам Science.
