В основе технологии — супрамолекулярная матрица из эластиноподобных рекомбинамеров (ELR), спроектированных так, чтобы воспроизводить ключевые функции природных белков, управляющих ростом эмали в младенчестве. Гель наносится как тонкое покрытие и сначала «пропитывает» микротрещины и дефекты. Затем он работает как шаблон: захватывает из слюны ионы кальция и фосфата и инициирует их упорядоченную кристаллизацию — процесс эпитаксиальной минерализации. Новые кристаллы фторапатита вырастают согласованно с кристаллической решёткой подлежащей ткани и интегрируются с ней, восстанавливая структуру и механические свойства здоровой эмали.
«Когда наш материал наносится на деминерализованную или эродированную эмаль, или на обнажённый дентин, он способствует комплексному и организованному росту кристаллов, восстанавливая структуру нашей естественной здоровой эмали», — говорит ведущий автор работы Абшар Хасан.
Эксперименты проводились ex vivo на удалённых человеческих молярах, как сообщает Nature Communications. Исследователи искусственно моделировали разные стадии эрозии, протравливая эмаль или дентин кислотой, наносили единичный слой ELR и погружали образцы в минерализующие ванны с ионным составом, близким к слюне. В течение примерно десяти дней покрытие пассивно привлекало кальций и фосфат; под электронным микроскопом фиксировался непрерывный рост кристаллов от подложки к новому слою.
Испытания на наноиндентирование показали, что восстановленные зоны по жёсткости и упругости практически не отличимы от интактной эмали. А в моделях «повседневного изнашивания» — непрерывного истирания электрической щёткой (эквивалент около года чистки), жевательных нагрузок и воздействия кислот — регенерированная эмаль продемонстрировала сравнимую или лучшую стойкость, чем натуральная.
Принципиальная особенность — отсутствие фтора: гель действует не как укрепляющая добавка, а как биомиметический матрикс, инициирующий рост собственных минералов зуба. По замыслу авторов, процедура должна быть быстрой и привычной для практики — по аналогии с кресельными фтор-лаками.
«Мы очень воодушевлены, поскольку эта технология была разработана с учётом потребностей как врачей, так и пациентов. Она безопасна, легко и быстро применяется, а также масштабируема. Кроме того, технология универсальна, что открывает возможность её внедрения в различные типы продуктов для помощи пациентам всех возрастов, страдающим от различных стоматологических проблем, связанных с потерей эмали и оголением дентина. Мы начали этот процесс с нашей стартап-компанией Mintech-Bio и надеемся выпустить первый продукт в следующем году; эта инновация может вскоре помочь пациентам по всему миру», — отмечает руководитель проекта, профессор Альваро Мата.
Электронно-микроскопические изображения зуба с деминерализованной эмалью, на которых видны разрушенные кристаллы апатита (слева) и аналогичного деминерализованного зуба после двухнедельной обработки гелем, на котором видны эпитаксиально регенерированные кристаллы эмали (справа).
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, заболевания полости рта затрагивают около 3,7 млрд человек, а эрозия эмали — самого твёрдого минерализованного материала организма — является одним из главных путей к кариесу. Эмаль практически не восстанавливается естественным образом: текущие подходы ограничиваются профилактикой (фторирование, гигиена, диета) и восстановительными манипуляциями — пломбированием, вкладками и накладками, не возвращающими исходную ткань.
На этом фоне появление покрытия, способного «вырастить» эмалевую структуру, сопоставимую с естественной по архитектуре и свойствам, выглядит редким примером биомиметики с прямой клинической перспективой.
Авторы, впрочем, осторожны в оценках. Результаты получены в контролируемых лабораторных условиях; наращённый слой пока тоньше натуральной эмали, а его долговременное поведение в полости рта — со сменой pH, температур, под действием микробиоты и биоплёнок — ещё предстоит доказать. Следующий этап — доклинические и клинические исследования безопасности, стойкости и эффективности при эрозиях, гиперчувствительности и начальном кариесе. Но даже на текущей стадии ясно, что рынок реминерализующих средств, десятилетиями опиравшийся на фтор и кальций-фосфатные системы, получил принципиально иной класс решений. Mintech-Bio строит позиционирование вокруг регенерации структуры и функции, а не простого «укрепления поверхности». Критерием успеха станут воспроизводимая минерализация в реальной клинике, простота применения и стоимость — от кабинета стоматолога до потенциальных домашних протоколов.
Если эти требования удастся выполнить, гель ELR может занять особую нишу между профилактикой и протезированием: вместо «латания» дефектов композитом врач получит возможность вернуть зубу его собственную ткань — с правильной кристаллографией и механикой. Для пациентов это означало бы не только более естественную эстетику и чувствительность, но и потенциально более длительный срок службы реставраций.
