Какие нанотехнологии использованы в зубной пасте

Опубликовано: 02.05.2024

Революционное открытие русских учёных: зубная паста с применением нанотехнологий

Оказывается, уже сегодня наномедицинские технологии применяются в России, хотя в Европе и Америке о них пока только фантазируют. Причём у нас нанопрепараты доступны наряду с обычными лекарствами.

Немногие знают, что наномедицина, оказывается, уже вовсю работает в России. Именно в нашей стране разработаны и реализованы в производстве молекулярные комплексы, которые уже сейчас применяются в методах восстановлении костных тканей (Клиника Елизарова) и в стоматологиии (продукты VIVAX Dent).

Стратегия нашего государства в области научных разработок изменилась, и нынче в России нужны не только супер-солдаты, выживающие и побеждающие в экстремальных условиях, губительных для человеческого организма, но и просто здоровые, сильные мужчины и женщины, способные жить долго и счастливо.

Как они работают?

Это фундаментальное открытие было сделано учеными Санкт-Петербургского Института Биорегуляции и Геронтологии Северо-Западного отделения РАМН.

На основе результатов исследования российские специалисты сконструировали эталонные молекулы «коротких пептидов» для разных видов тканей — для желез иммунной системы, костной и мышечной ткани, ткани глаз и полости рта. Вскоре было налажено нанопроизводство этих комплексов, проведены клинические испытания.

Самое поразительное, пожалуй, качество таких препаратов заключается в том, что они беспрепятственно проникают в организм, находят повреждённый орган и «информируют» молекулы тканей о том, какими они должны быть. Причём даже после такого «напоминания» клетки сохраняют способность к регенерации: организм включает неиспользованные резервы и самовосстанавливается.

Открытие хотели «закрыть»

Но сегодня Россия — это другая страна, и поэтому найдены инвестиции, найдены партнеры и первые препараты информационной наномедицины уже в продаже. Санкт-Петербургский Институт Биорегуляции и Геронтологии Северо-Западного отделения РАМН и Академия Научной Красоты испытали и вывели на рынок линию продуктов VIVAX Dent (ВИВАКС-ДЕНТ), среди которых зубные пасты, и бальзамы для полости рта.

Как признаются сами разработчики линии, должное нужно отдать не только медикам, но и партнерам, которые смогли кратчайшим путем доставить новейшие препараты тем, кто нуждается в помощи. Зубная паста и бальзамы линии ВИВАКС-ДЕНТ быстро прошли испытания в Санкт-Петербургском Городском Пародонтологическом Центре ПАКС при СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова и сейчас предлагаются без всяких возрастных ограничений.

Только вот останавливаться и тормозить нашим ученым и предпринемателям нельзя: рынок не позволит этого. Остаться лидером труднее, чем стать им.

Мария Кремнева

Прямо и не знаю, что сказать: настолько фантастически всё это звучит. Напоминает изощрённую рекламу новой зубной пасты… И вроде бы и 1 апреля ещё не скоро. С другой стороны, такое сообщение только через популярную газету тоже как-то настораживает… Ну, пусть народ знает. Публикация явно привлечёт внимание специалистов в данной области. А уж они нас просветят… ;-)))

Реестр потребительских товаров насчитывает более 1600 продуктов, содержащих наночастицы, как указывают заводы-изготовители. Так что можно взглянуть, что же содержится внутри ваших предметов домашнего обихода. Сейчас подробнее о зубных пастах.

Существуют три основных ингредиента зубной пасты, которые могут быть изготовлены из наночастиц, которые призваны предотвратить болезнь и лечение зубов:

Гидроксиапатит, заполнитель полостей. Гидроксиапатит имеет решетчатую структуру из кальция, который естественно содержится в зубах и костях. Он помогает предотвратить зубную боль, связанную с чувствительностью. Покрывая зубы и заполняя крошечные трещины, он охраняет вашу эмаль от кислоты, защищая зубы от кариеса и дырок. Гидроксиапатит также является источником ионов кальция и фосфата, которые, в сочетании с фторидом, помогают реминерализировать поверхность зуба.
Серебро, убийца бактерий. Наночастицы серебра, как доказано, обладают антибактериальными свойствами. Они снижают риск заболеваний десен и неприятный запах изо рта, вызванный бактериями в ротовой полости. Употребление наночастиц серебра в зубной пасте в значительной степени ограничивается производителями, базирующимися в Азии, хотя такие продукты можно приобрести через Интернет. Как и диоксид титана, серебро широко используется в ряде других продуктов, включая одежду и пластырь.
Диоксид титана, отбеливатель. Диоксид титана является интенсивным белым пигментом. Он имеет высокий показатель преломления, а значит, рассеивает свет, чтобы придать продукту значительную белизну. Диоксид титана широко используется в зубных пастах, но часто используемые частицы не достаточно малы, чтобы быть определены как наночастицы.

С июля 2013 года, косметические нормы ЕС требуют, чтобы все наночастицы были указаны в списке ингредиентов. Несмотря на публикацию «руководства по оценке безопасности», в законодательстве не существует никаких формальных требований к проведению испытаний.

Ряд популярных брендов по-прежнему не содержат наночастицы. Из тех, с кем мы связались, Oral-B и Boots подтвердили, что их продукты не содержат наночастиц. В то время как Colgate указывает на своем сайте, что в их продукции в настоящее время они не используют наночастицы.

Доктор Роберт Хилл, из Лондонского университета королевы Марии, участвовал в разработке зубной пасты, содержащей наночастицы гидроксиапатита. Он объясняет, что многие наночастицы встречаются в природе: «Кварцевые частицы встречаются во многих продуктах питания и, по сути, наночастицы кварца используют в косметике и бытовых изделиях более чем 40 лет без побочных реакций. Люди просто не знают об этом, потому что раньше никто не говорил о нанотехнологиях».

Исследование безопасности наночастиц в зубной пасте и других повседневных продуктах продолжается. Широко используемые наночастицы серебра вызывают особую озабоченность. Исследования показали, что это вещество может изо рта попадать и аккумулироваться в других органах тела.

Нина Куадрос, заместитель директора Центра по вопросам экологически рациональных нанотехнологий в Виржинии, не считает, что мы еще далеки от создания правил техники безопасности при использовании нанотехнологий в косметической промышленности. «Важно, чтобы правила были разработаны на основе характеристик, которые могут повлиять на токсичность. Это такие характеристики как состав, размер, химическая стойкость, и так далее. Так что не отбрасывайте мысль о том, что придется использовать 3d компьютерную томографию зубов. Правила также должны учитывать сценарии использования каждого продукта и вероятность их распространения в человеческом теле. Нанотехнологии имеют обещающий потенциал, который можно исследовать ответственно, используя выгоды и уменьшая риски для здоровья человека и окружающей среды».

Большинство публикаций, посвящённых нанотехнологиям, рассказывают о поразительных проектах далекого будущего. Чего там только нет: и нанороботы снуют по системе кровообращения, и любые органы выращиваются на заказ. Только вот появится такая чудо-медицина, к сожалению, очень и очень нескоро, думаем мы. А зря. Немногие знают, что наномедицина, оказывается, уже вовсю работает в России. Именно в нашей стране разработаны и реализованы в производстве молекулярные комплексы, которые уже сейчас применяются в методах восстановлении костных тканей (Клиника Елизарова) и в стоматологиии (продукты VIVAX Dent).

Как же это возможно? Как случилось, что Россия и в этой, названной самой перспективной областью человеческих знаний в XXI веке, оказалась лидером? Секрет в том, что часть работ закрытых военных лабораторий СССР теперь направлена на мирное применение. Стратегия нашего государства в области научных разработок изменилась, и нынче в России нужны не только супер-солдаты, выживающие и побеждающие в экстремальных условиях, губительных для человеческого организма, но и просто здоровые, сильные мужчины и женщины, способные жить долго и счастливо.

Как они работают?

В основу новой области знаний легли исследования разрушения и восстановления молекулярных комплексов клеток наиболее важных тканей организма человека. Ученные выяснили поразительную способность поврежденных молекул восстанавливаться после «напоминания» им о форме и строении здоровой молекулы данного вида ткани. Это фундаментальное открытие было сделано учеными Санкт-Петербургского Института Биорегуляции и Геронтологии Северо-Западного отделения РАМН.На основе результатов исследования российские специалисты сконструировали эталонные молекулы «коротких пептидов» для разных видов тканей — для желез иммунной системы, костной и мышечной ткани, ткани глаз и полости рта. Вскоре было налажено нанопроизводство этих комплексов, проведены клинические испытания.

Открытие хотели «закрыть»

Уникальные достижения российских учёных признали крупнейшие мировые научные форумы в Швейцарии и США, однако упоминания об этом сразу же закрыли. Мол дружба дружбой, а табачок врозь: ведь рынок лекарственных препаратов слишком лакомый кусок, чтобы делиться. Еще пару десятков лет назад это означало бы, что до аптек и больниц открытия не дойдут никогда. Но сегодня Россия — это другая страна, и поэтому найдены инвестиции, найдены партнеры и первые препараты информационной наномедицины уже в продаже. Санкт-Петербургский Институт Биорегуляции и Геронтологии Северо-Западного отделения РАМН и Академия Научной Красоты испытали и вывели на рынок линию продуктовVIVAX Dent (ВИВАКС-ДЕНТ), среди которых зубные пасты, и бальзамы для полости рта.

В настоящее время распространенность кариеса зубов у населения России составляет 98—100 % во всех возрастных группах. При этом эпидемиологические исследования показывают, что интенсивность этого заболевания не уменьшается, а число рецидивов кариозного процесса и случаев развития вторичного кариеса существенно превышает таковое в развитых странах Европы и Америки.

Известно, что профилактика является одним из эффективных методов, позволяющих снизить уровень распространенности стоматологических заболеваний. Среди средств профилактики кариеса наиболее эффективными признаны фторирование питьевой воды и пищевых продуктов, рациональное питание, глубокое фторирование твердых тканей зубов, различные средства и способы гигиенического ухода за полостью рта.

Наиболее доступным инструментом местной профилактики являются лечебно-профилактические зубные пасты. Однако большинство действующих веществ, входящих в их состав, обладают низкой проникающей способностью в ткани зубов, что не позволяет с достаточной эффективностью использовать их в целях профилактики кариеса, особенно у детей дошкольного и школьного возраста.

Наиболее доступным инструментом местной профилактики являются лечебно-профилактические зубные пасты
На помощь приходят нанотехнологии. Исследования в области наноструктурированных материалов являются приоритетным направлением развития современной науки. Стоматология в этом отношении не исключение. Пальма первенства в разработке нанотехнологичной зубной пасты, сочетающей разностороннее лечебно-профилактические воздействие на ткани полости рта и отсутствие побочных эффектов, принадлежит японским ученым.

Эта инновация основана на разработке материала, который получил название «нанокристаллический медицинский гидроксиапатит» (нано-мГАП). Гидроксиапатит не новое слово в стоматологии. Первые опыты по его применению были проведены еще в 1920 году. Гидроксиапатит благодаря своей биосовместимости и биоактивности используется в медицине в качестве зубопротезного материала, для регенерации костной ткани и для сорбции макромолекул — протеинов, полипептидов и т. п. Медицинский наногидроксиапатит является искусственно синтезированной наноразмерной формой гидроксиапатита (или гидроксида фосфата кальция). Он был разработан компанией «Санги» (Sangi, Япония) в 1978 году и одобрен японским правительством в качестве эффективного противокариесного вещества.

В настоящее время благодаря развитию нанотехнологий усовершенствованная формула нано-мГАП состоит из двух размерных наночастиц (в среднем 50 нанометров против частиц в 300 нанометров, используемых ранее. 1 нанометр = 1 миллионная доля миллиметра). Это значительно усилило восстанавливающие способности гидроксиапатита при воздействии на эмаль и костную ткань зуба (рис. 1).

Рис. 1. Распределение частиц Nano по размерам
(Данные: Sangi Central Research Laboratory, Токио, Япония).

В первую очередь стоит отметить реминерализирующее действие зубной пасты, в состав которой входит медицинский наногидроксиапатит (рис. 2).

Рис. 2. Процесс реминерализации – проникновение ионов кальция и фосфата за счет «накопления» слюны.

Наталья Юрьевна Анисимова, стоматолог-терапевт, врач высшей категории, заведующая стоматологическим отделением медицинского центра «ОН КЛИНИК»:

«Многие вещества, входящие в состав зубных паст, не способны обеспечить стойкий профилактический эффект в силу своей слабой способности воздействия на ткани зуба. Переход к наноструктурированным материалам позволяет повысить проницаемость и усилить активность действующего вещества. Обладая высокой биологической совместимостью, медицинский наногидроксиапатит уже на этапе чистки зубов способен проникать сквозь эмаль до эмалево-дентинного соединения и восполнять недостаток ионов кальция и фосфата за счет накопления слюны, обеспечивая, таким образом, реминерализацию зубов. Следовательно, регулярное применение зубной пасты с наногидроксиапатитом защищает зубы от разрушения, предотвращая развитие кариеса».

В ходе исследований, проведенных американскими учеными, доказана способность зубных тканей к восстановлению на начальных стадиях кариеса под воздействием медицинского наногидроксиапатита. Это происходит благодаря способности ионов нано-мГАП проникать в микроскопические пространства между эмалевыми призмами, встраиваясь в кристаллическую решетку кристаллов гидроксиапатита зубной эмали.

Нано-мГАП действует идентично пломбе, «замуровывая» маленькие ямки и фиссуры, образующиеся на поверхности эмали. В результате эмаль приобретает блеск, становится гладкой и более устойчивой к воздействию бактерий зубного налета и образованию пятен.

Не менее важной является способность нано-мГАП образовывать прочные связи с протеинами, что приводит к разрушению зубного налета и эффективному его удалению с поверхности зуба во время чистки и полоскания полости рта (рис. 3—5).

Рис. 3. Реминерализация участков с вымытым кальцием (с зарождающимся кариесом).

Рис. 4. Заполнение и восстановление поврежденной зубной эмали.

Рис. 5. Наночастицы мГАП сцепляются с бактериальным налетом. Электронная микрофотография поверхности зуба.

София Семеновна Гуреева, стоматолог-терапевт, врач высшей категории, заведующая лечебно-хирургическим отделением Стоматологической поликлиники № 19 г. Москвы:

«Проблема профилактики кариеса зубов остается одной из наиболее актуальных в современной стоматологии. Приоритетное значение приобретает именно ранняя профилактика, так как поражаемость кариесом зубов у детей в России является весьма высокой. В этой связи на первый план выходит совершенствование методов и повышение эффективности первичной профилактики кариеса. Применение зубной пасты с наногидроксиапатитом у детей дошкольного и школьного возраста как раз отвечает этим задачам.

Лечебно-профилактическая зубная паста с нано-мГАП рекомендована для ежедневного применения взрослым и детям, а также будущим мамам и людям, носящим брекеты
Гидроксиапатит в стоматологии — материал хорошо известный и широко применяемый. Однако его наноструктурированная формула не только обладает более высокой органической совместимостью и безопасностью, но и способна обеспечить достаточный приток необходимых минералов в ткань зуба. Медицинский наногидроксиапатит способствует активной реминерализации эмали только что прорезавшегося зуба и формирует защитный слой на поверхности дентина. Кроме того, наночастицы расщепляют зубной налет, связываясь с его белковой матрицей, что способствует более эффективному очищению зубов».

В результате клинических исследований, проведенных японскими и американскими учеными среди детей младшего школьного возраста, было доказано, что ежедневное применение зубной пасты с нано-мГАП снижает процент появления нового кариеса на 46 % (в среднем у мальчиков и девочек).

Лечебно-профилактическая зубная паста с нано-мГАП рекомендована для ежедневного применения взрослым и детям, а также будущим мамам и людям, носящим брекеты.

Медицинский наногидроксиапатит, входящий в состав зубной пасты APADENT®, по эффективности реминерализации ни в чем не уступает фторидам. Но так как фтор обладает рядом недостатков (токсичен и не рекомендован детям и беременным), наиболее целесообразно применение нано-мГАП в качестве реминерализующего средства. Кроме того, нано-мГАП обладает рядом других свойств: снижение чувствительности зубов, эффективное удаление налета, восстановление микротрещин эмали, что делает зубную пасту APADENT® максимально эффективной в профилактике кариеса и предупреждении его на ранних стадиях (рис. 6).

Рис. 6. Три основные функции Nano в качестве активного противокариесного агента: удаление налета, восстановление поверхности эмали, реминерализация.

Нанотехнологии применимы к любым разделам стоматологии: радиографии, ортодонтии, хирургии и терапии. Благодаря крошечному размеру наночастиц, они способны легко проникать и наполнять ткани и бороться с патогенами.

Сегодня одновременно ведется множество исследований, рассматривающих различные способы применения наночастиц для разных стоматологических целей. В данной статье приведены наиболее перспективные методики, которые могут быть внедрены в клиническую практику в ближайшем будущем.

«Современные разработки, включающие применение наночастиц и нанотрубочек для хирургии, эндодонтии и лечения пародонтита, вскоре могут в корне изменить традиционные терапевтические методы», - утверждает автор работы, д.м.н. Ранджит Бапат, преподаватель в Стоматологической школе Медицинского университета Куала Лумпура.

Итак, перечислим 6 наиболее перспективных нанотехнологий для стоматологии:

1. Прочные реставрационные материалы

Проводят эксперименты с целью улучшить гибкость и прочность реставрационных материалов, посредством добавления наночастиц. Так, в одной работе пришли к выводу, что композитные материалы с добавлением наночастиц кварца и диоксида кремния, обладают большей гибкостью и прочностью, чем обычные композиты. В другом исследовании сообщалось, что частицы гидроксиапатита обладают биологической совместимостью и могут применяться для усиления свойств стеклоиономерных цементов.

«С помощью частиц гидроксиапатита удалось повысить механические свойства стеклоиономерных цементов, а также прочность сцепления цементов с дентином. Следовательно, частицы гидроксиапатита могут быть добавлены и в другие реставрационные материалы для усиления их свойств», - говорят авторы.

2. Зубные протезы для профилактики инфекций

Наночастицы некоторых веществ обладают противомикробными и антибактериальными свойствами, оказывая угнетающее действие на формирование бактериальных пленок. В частности, было предположено, что наночастицы серебра могут быть использованы для целевой транспортировки медикаментов. В другой работе обнаружилось, что частицы серебра эффективны в терапии стоматита, вызванного ношением протезов.

«Добавление наночастиц серебра в состав полимера для основы зубного протеза или средства для перебазировки и кондиционирования тканей, показало положительные результаты в рамках терапии стоматитов, связанных с ношением протезов. В связи с этим ученые пришли к выводу, что добавление наночастиц серебра в состав зубных протезов оказывает профилактику инфекций слизистой ткани», - говорят авторы.

3. Эффективная целенаправленная доставка медикаментов

Для транспортировки медикаментов и борьбы с деятельностью патогенных микроорганизмов подошли не только наночастицы серебра, но и золота. Частицы золота обладают противомикробными, антибактериальными и противогрибковыми свойствами. Они могут быть применимы в стоматологии и медицине, например, для обработки ран, нанесения защитного покрытия, наложения адгезивных бинтов.

Наночастицы хитозана способны медленно выпускать хлоргексидин на протяжении 4 часов. А наночастицы на основе полимера и хитозана выпускают хлоргексидин в течение 4 недель.

Наночастицы фторида кальция (CaF2) могут быть задействованы для переноса фтора в ткани зуба. В одной работе сообщалось, что минералы способны эффективнее поглощать фтор именно из наночастиц CaF2, по сравнению с другими источниками.

«Наночастицы CaF2 обладают повышенной химической активностью и растворимостью, по сравнению с более крупными частицами. Поэтому наночастицы CaF2 способствуют лучшей усвояемости фтора при гиперчувствительности дентина», - пишут авторы.

4. Более информативные диагностические снимки

Наночастицы могут быть использованы не только в целях терапии, но и для повышения качества диагностических снимков. Некоторые виды наночастиц можно наносить поверхность зубов, чтобы повысить контрастность зубов и десен на рентгеновском снимке.

Например, в одной работе было показано, что нанесение наночастиц золота на стоматологические конструкции помогает визуализировать их на плоских и трехмерных снимках. В другом исследовании сообщали, что использование наночастиц оксида железа повышается контрастность снимков, выполненных с помощью компьютерной томографии.

5. Высокое качество имплантатов

Наночастицы добавляют в защитное покрытие для зубных имплантатов. Данная методика оказывает профилактику формирования бактериальных пленок и способствует лучшей интеграции имплантата и кости.

Наночастицы серебра, оксида железа и меди обладают антибактериальными свойствами и подходят для защитного покрытия имплантатов. Наночастицы золота, к тому же, ускоряют процесс остеоинтеграции.

«Поскольку наночастицы золота стимулируют деление остеобластов, в перспективе они могут быть использованы в составе препарата для восстановления костной ткани», - говорят авторы.

6. Зубные пасты, восстанавливающие эмаль

Наиболее перспективное применение наночастиц связано с их способностью реминерализировать эмаль.

В одной работе сообщалось, что наночастицы гидроксиапатита с кварцем и наночастицы диоксида кремния позволяют восстанавливать уровень минерализации эмали до 20% от первоначального уровня фосфатов в эмали. Кроме того, комбинация данных наночастиц снижала скорость вымывания минералов.

«Нанесение на деминерализованный дентин частиц кварца и диоксида кремния способствовало реминерализации коллагенового матрикса дентина, после помещения образца в раствор искусственной слюны», - говорят авторы.

В перспективе разработку можно применить для создания восстанавливающих зубных паст. В ряде экспериментов in vitro было показано, что паста с наночастицами гидроксиапатита способствует реминерализации эмали и снижает гиперчувствительность дентина.

«Сравнительный эксперимент показал, что паста с наночастицами гидроксиапатита эффективнее восстанавливает минерализацию эмали, по сравнению с пастой с аминофторидом. Поэтому авторы пришли к выводу, что наночастицы гидроксиапатита способствуют реминерализации эмали».

Читайте также: