Nanotechnologia i stomatologia

Szereg badań dowiódł, że połączenie nanotechnologii i stomatologii może mieć kluczowe znaczenie w zapewnieniu zdrowia jamy ustnej. Od dawna wiadomo, że cząsteczki w skali nano wykazują znaczne korzyści w porównaniu do ich odpowiedników w makroskali. Decydujące okazują się efekty powierzchniowe – niewielki rozmiar, wysoce rozwinięta powierzchnia właściwa czy znaczna porowatość. Dzięki różnym zastosowaniom nanotechnologii w stomatologii, powstała nowa dziedzina znana jako nanostomatologia. Jej osiągnięcia niosą za sobą szereg korzyści. Nanostomatologia może znacznie zwiększyć jakość opieki dentystycznej. Wykorzystanie właściwości nanomateriałów przyczynia się m.in. do ulepszenia procesów wybielania, ochrony szkliwa, ograniczenia rozwoju bakterii w jamie ustnej, zmniejszenia nadwrażliwości czy skuteczniejszego uzupełniania ubytków zębowych.

Należy jednak zaznaczyć, że zalety nanomateriałów, w tym m.in. właściwości powierzchniowe, niewielki rozmiar, tendencja do aglomeracji czy możliwość uwalniania jonów metali, stanowią również ich wady. W kontekście pielęgnacji jamy ustnej nie należy lekceważyć możliwych efektów cytotoksycznych. Wykorzystanie nanotechnologii w naukach medycznych, w tym w stomatologii, wymaga potwierdzenia bezpieczeństwa wszystkich aspektów. Nowe możliwości nierzadko implikują nowe zagrożenia. Liczne badania potwierdzają, że właściwe strategie skutecznie mogą zmniejszyć ewentualną toksyczność i ograniczyć negatywne skutki.

Nanomateriały w pielęgnacji jamy ustnej

Obecnie wiele produktów przeznaczonych do higieny jamy ustnej zawiera różne nanomateriały charakteryzujące się określonymi właściwościami. Wśród najczęściej stosowanych należy wymienić:

* materiały na bazie fosforanów:

- nanohydroksyapatyty,

- nanocząstki węglanu wapnia,

- nanocząstki fosforanu wapnia,

* nanocząstki metaliczne:

- nanocząstki tlenku tytanu,

- nanocząstki tlenku cynku,

- nanocząstki srebra i złota,

- nanocząstki chitozanu.

Obecnie wykorzystywane produkty w stomatologii zawierają różne nanomateriały, które mogą znacząco uefektywnić pielęgnację jamy ustnej, a także stają się ważnym elementem w skutecznym i trwałym leczeniu stomatologicznym. W zależności od swoich właściwości nanoskalowe związki spełniają konkretne funkcje.

Remineralizacja

Aby kontrolować ryzyko próchnicy i nadwrażliwości zębów zdemineralizowanego szkliwa, konieczne jest działanie środków remineralizujących w celu przywrócenia struktury oraz zachowania cech mechanicznych. Wykorzystanie nanomateriałów wspomaga reminalizację. Polega ona na ponownym wprowadzeniu jonów fosforanowych i wapniowych do szkieletu zęba. Rozwiązaniem może być stosowanie pasty do zębów zawierającej nanohydroksyapatyty czy nanocząstki tlenku cynku. Wykazano, że pasta zawierająca wspomniane składniki charakteryzuje się większą skutecznością w zapobieganiu demineralizacji szkliwa oraz remineralizacji, niż produkty z fluorem.

Redukcja nadwrażliwości po wybielaniu

Niejednokrotnie stosowane środki wybielające (np. nadtlenek wodoru) przenikają do miazgi zęba, powodując stan zapalny i nadwrażliwość. Okazuje się, że można ten efekt znacznie zniwelować stosując np. nanofosforan wapnia. Coraz częściej jest on włączany do żelu wybielającego, w celu zmniejszenia nadwrażliwości na wybielającą pastę do zębów lub inne formulacje. Nanocząstki zawarte w produktach do pielęgnacji jamy ustnej, takich jak pasty do zębów i płyny do płukania ust, zmniejszają lub usuwają nadwrażliwość zębów poprzez blokowanie otwartych kanalików zębinowych w celu promowania remineralizacji szkliwa poprzez zastąpienie jonów wapnia i fosforanów w obszarach, z których rozpuściły się minerały, przywracając ich integralność i połysk. Podobne właściwości wykazują nanohydroksyapatyty. W pastach do zębów nanocząsteczki, oprócz funkcji ochronnych, odgrywają także rolę środków wybielających. Wykorzystywane są np. nanocząstki tlenku tytanu, nanohydroksyapatyty czy nanorurki węglowe. Pasty do zębów zawierające nanocząsteczki wybielające lepiej wnikają w mikrostrukturę zębów, mocno przylegają do szkliwa, a także pokrywają większy obszar powierzchni zęba, niż produkty zawierające cząsteczki o większych rozmiarach.

Ochrona przed bakteriami

Naturalna aktywność przeciwbakteryjna związków wzrasta, gdy ich wymiary są zmniejszane do zakresu nanometrów. Jest to przypisywane fizycznej strukturze nanocząstek i zwiększonemu stosunkowi powierzchni do objętości, który pozwala im oddziaływać na bakterie i wnikać w nie. Szereg nanocząsteczek metali oraz tlenków metali, takich jak nanocząsteczki złota, srebra, tlenku cynku czy dwutlenku tytanu, wykazuje działanie przeciwdrobnoustrojowe, zarówno w stosunku do bakterii gram-dodatnich, jak i gram-ujemnych. Osoby z wysokim wskaźnikiem próchnicy powszechnie kolonizują ten mikrob. W rezultacie wyeliminowanie zarazków ma kluczowe znaczenie dla opieki stomatologicznej. Wykazano, że stosowanie pasty do zębów, np. z nanocząstkami tlenku cynku, znacząco zmniejsza zawartość mikrobioty jamy ustnej, w porównaniu z pastą zawierającą wyłącznie fluor. Równie silne działanie przeciwbakteryjne, a także przeciwzapalne wykazuje nanosrebro. Wśród nanocząstek o działaniu bakteriobójczym należy wymienić też nanohydroksyapatyty. Co ciekawe, w ich przypadku wynika to bardziej z właściwości antyadhezyjnych, niż z efektu antybakteryjnego, ponieważ przyłączanie nanohydroksyapatytu do bakteryjnego biofilmu zapobiega przyleganiu nowych bakterii.