Наночастицы оксида титана отбелят зубы без повреждения эмали

Китайские химики разработали новый способ отбеливания зубов. Для этих целей ученые предложили использовать наночастицы диоксида титана, покрытые слоем полидофамина. При облучении синим светом в течение четырех часов частицы возвращают зубам белый цвет, при этом, в отличие от препаратов на основе перекиси водорода, такая обработка не приводит к разрушению зубной эмали, сообщают ученые в ACS Biomaterials Science and Engineering.

Из-за частого употребления кофе, чая или табака, а также в результате приема некоторых лекарств или из-за болезней (например, флюороза) зубы со временем теряют свой естественный белый цвет. Чтобы бороться с этой проблемой, применяют как инвазивные методы (например, использование виниров — искусственных пластинок, которые фиксируются на зубе), так и неинвазивные методы, связанные с очисткой зуба от загрязнений с помощью химической обработки. Во втором случае чаще всего используют препараты на основе перекиси водорода или некоторых других пероксидов. Процедура отбеливания в этом случае позволяет восстановить белый цвет зубов, но не слишком полезна для здоровья: это сказывается в первую очередь на прочности зубной эмали и чувствительности зубов, а также может провоцировать заболевания зубов и десен.

Группа китайских химиков из Наньчанского университета под руководством Сяолэя Вана (Xiaolei Wang) предложила для неинвазивного отбеливания зубов использовать другой подход. В качестве отбеливающего средства ученые взяли наночастицы оксида титана TiO₂ — широкозонного полупроводника, который поглощает в ультрафиолетовой области и часто используется в качестве фотокатализатора. Чтобы сместить область поглощения оксида титана в видимую область и снизить вероятность вредного воздействия на зубную эмаль, оксидные наночастицы размером около 40 нанометров были дополнительно покрыты слоем полидофамина.

Для отбеливания полученные частицы наносились на зубную эмаль, после чего эмаль облучали синим светом. Облучение производилось с использованием светодиода в течение четырех часов. В результате фотокалитических процессов запускались реакции разложения красящих веществ и зуб постепенно возвращал себе изначальный белый цвет.

Оказалось, что предложенные частицы обладают не меньшим отбеливающим эффектом, чем перекись водорода, и при этом не приводят к повреждениям зубной эмали. В случае использования перекиси начинается процесс деминерализации, в результате чего эмаль приобретает выраженную гексагональную структуру, однако при использовании наночастиц оксида титана никаких разрушений эмали не наблюдалось. Кроме того, эти частицы были проверены и на цитотоксичность по отношению к клеткам печени, почек, селезенки и легких мыши, а также фибробластам человека. Никаких следов токсичности у этих частиц обнаружено не было.

По словам исследователей, результаты исследования показывают, что для отбеливания зубов такие частицы могут применяться уже сейчас. Кроме того, согласно данным работы, наночастицы оксида титана также обладают антибактериальным действием и в будущем могут использоваться, например, для стерилизации и обеззараживания ран.

Зубная эмаль — одна из самых твердых тканей человеческого организма, поэтому даже больший интерес у ученых вызывают ее механические свойств и их связь с микроструктурой и химическим составом. Например, недавно китайские и американские физики определили, что при сильном сжатии разрушение эмали включает в себя три основных стадии: выпадение отдельных зерен из эмалевых призм, пластическая деформация, и полное отделение частиц друг от друга, что приводит к рассыпанию материала эмали. После этого международная группа химиков практически воспроизвела материал зубной эмали в лабораторных условиях. Полученный материал на основе фторапатита по твердости и прочности превосходит кость, но пока уступает самой зубной эмали.

Александр Дубов