Наночастицы оксида гафния помогут обнаружить и удалить зубной налет

The Jetsons / Hanna-Barbera Productions, 1962–1963
Американские ученые синтезировали новый тип наночастиц на основе оксида гафния, который позволяет диагностировать и лечить зубной налет в рамках регулярного стоматологического осмотра. К поверхности этих частиц присоединяют органосилановые полимеры и олигопептиды, в результате чего они могут селективно присоединяться к болезнетворным клеткам в налете. Использование таких частиц позволяет обнаруживать бактерии стафилококка с помощью рентгенографических методов и в течение нескольких дней полностью от них избавиться, пишут ученые в Biomaterials.
Уже через несколько часов после чистки на поверхности зубов скапливаются бактерии, которые постепенно склеиваются в единую пленку зубного налета. Эта пленка содержит в своем составе несколько видов колоний бактерий, имеет довольно сложную пространственную организацию и может стать причиной развития кариеса. Основной участник этого процесса — стрептококковые бактерии вида Streptococcus mutans. Эти организмы превращают сахарозу в молочную кислоту, создавая таким образом в ротовой полости кислую среду. Это приводит к тому, что в структуре зубной эмали появляются полости и она становится уязвимой для разрушения. Чтобы эффективно бороться с этим видом стрептококковых бактерий, во-первых, нужно вовремя их обнаружить (это практически невозможно сделать на глаз), а во-вторых — селективно избавиться от лишних болезнетворных бактерий, восстанавливая при этом баланс микрофлоры ротовой полости.
Для повышения эффективности как обнаружения, так и лечения зубного налета, группа американских химиков под руководством Дипанджана Пана (Dipanjan Pan) из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне предложила использовать наночастицы оксида гафния состава HfO2. Выбор оксида гафния был определен его потенциалом в качестве рентгеноконтрастного агента — известно, что из-за высокого атомного номера у гафния довольно большой коэффициент ослабления по отношению к рентгеновскому излучению. При этом, несмотря на это, оксид гафния еще и не токсичен, для повышения интенсивности рентгеновских изображений его до этого практически не использовали.
Чтобы исследовать возможность использования оксида гафния для обнаружения бактерий стафилококка на поверхности зубов, ученые синтезировали суспензию наночастиц размером около 5 нанометров. Оказалось, что эти частицы примерно на 30 процентов увеличивают контрастность по сравнению с иодсодержащими контрастными препаратами. Для дальнейшего использования оксидные частицы покрывались органосилановой оболочкой и соединялись с небольшим пептидом, способным селективно связываться с патогеном.
Для подтверждения применимости методики и в условиях живого организма, подобный эксперимент ученые провели на зубах живой крысы. Препарат, содержащий наночастицы на основе оксида гафния, ученые давали крысам раз в день в виде водорастворимых таблеток. Оказалось, что в течение 8 суток от зубного налета удалось полностью избавиться, что не удалось сделать, например, с использованием традиционных антисептиков, таких как хлоргексидин.
Препараты на основе оксидных наночастиц довольно часто используют в стоматологии. Например, недавно химики синтезировали новый тип наночастиц, состоящих из оксида титана, покрытые слоем полидофамина, которые позволяют эффективно отбелить зубы, не нанося при этом повреждений зубной эмали.
Александр Дубов