6 دقیقه
از پشم تا سفید — مسیر جدیدی برای بازسازی مینای دندان
پژوهشگران کالج کینگز لندن روشی را توسعه داده‌اند که از کراتین — پروتئین ساختاری رایج موجود در مو و پشم — برای تحریک تشکیل لایهای معدنی شبیه مینای دندان استفاده میکند. این رویکرد میتواند منجر به محصولات موضعی مانند خمیر دندان‌های روزانه یا ژل‌های تجویزی توسط دندان‌پزشک شود که مینای فرسوده یا پوسیده را بازسازی می‌کنند و گزینه‌ای بالقوه برای رزین‌های مصنوعی و درمان‌های مبتنی بر فلوراید که بازسازی نمی‌کنند، ارائه می‌دهد. این فناوری در حوزه ترمیم مینای دندان و مراقبت دهان و دندان نویدبخش است.
زمینه علمی: چرا دندان‌ها مثل استخوان ترمیم نمی‌شوند
مینای دندان بافتی بسیار معدنی‌شده است که عمدتاً از کریستال‌های هیدروکسی آپاتیت تشکیل شده است. برخلاف استخوان، مینای دندان سلول‌های زنده‌ای برای ترمیم آسیب ندارد، بنابراین زمانی که از بین می‌رود قابل بازسازی طبیعی نیست. فرسایش ناشی از رژیم‌های پر اسید، بهداشت دهان ناکافی یا سایش ناشی از افزایش سن، عاج نرم‌تر زیرین را آشکار کرده و منجر به از دست رفتن ساختاری دائمی میشود. پوسیدگی و فرسایش مینای دندان میتواند استحکام و سختی دندان را تا 95 درصد کاهش داده و موجب درد، حساسیت، حفرات و در موارد شدید از دست دادن دندان و تغییرات در استخوان فک شود.
چگونه کراتین تشکیل مواد معدنی شبیه مینای دندان را هدایت میکند
در آزمایشهای آزمایشگاهی تیم تحقیقاتی کراتین را از پشم گوسفند استخراج کرده و آن را در محلول آب‌نمکی مصنوعی غنی از یونهای کلسیم و فسفات معلق کردند. کراتین بهعنوان داربست هستهزایی عمل کرد و یونهای معدنی را از محلول جذب و راهنمایی کرد تا به‌صورت لایهای متراکم و شبیه مینای دندان جمع شوند. وقتی کراتین با انواع مختلف کراتین و پروتئین‌های اضافی ترکیب شد، پژوهشگران ساختاری سلسلهمراتبی و تو در تو طراحی کردند که معماری چندسطحی مینا را تقلید می‌کرد — و با این کار استحکام مکانیکی، دوام و مقاومت در برابر تخریب افزایش یافت.
کشف‌های کلیدی و پیامدها
پوشش مشتق‌شده از کراتین پوسیدگی‌های کوچک را پر کرده و سطحی مرواریدگون و شبیه مینای دندان ایجاد کرد که خواص حفاظتی و عملکردی نواحی درمان‌شده را بازگرداند. از آنجا که ماده حاصل، معدنی هدایتشده توسط پروتئین است و رزینی صرفاً مصنوعی نیست، ساختار آن به مینای طبیعی نزدیکتر است و ممکن است برخی از مسائل مربوط به سمیت و پایداری مواد ترمیمی فعلی را کاهش دهد. پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که فرمولاسیونهای مبتنی بر کراتین می‌توانند به‌صورت خمیر دندان‌های بدون نسخه یا وارنیش‌های تخصصی مورد استفاده در کلینیک‌ها عرضه شوند.
مزایا نسبت به درمان‌های فعلی
روش‌های ترمیمی فعلی — رزین‌های کامپوزیتی و پرکردگی‌ها — از نظر مکانیکی از مینا طبیعی ضعیف‌ترند، ممکن است در طول زمان نیاز به تعویض داشته باشند و متکی به پلیمرهای مشتق از نفت و منابع تجدیدناپذیر هستند. فلوراید به کند کردن دمایینرالیزاسیون کمک میکند ولی نمیتواند مینای از دست رفته را بهطور کامل بازسازی کند. رویکرد مینرالیزاسیون هدایتشده توسط کراتین از داربستی زیستی استفاده میکند تا ماده معدنی را در محل بازسازی کند و بالقوه تعمیرات بادوامتری فراهم آورد و هدررفت منابع را کاهش دهد.
چشم‌انداز عملی: جدول زمانی، مقیاس‌پذیری و پایداری
محققان پیشنهاد می‌کنند که تقویت‌کننده‌های مینای مبتنی بر کراتین بسته به نتایج آزمایشهای بالینی و همکاری‌های صنعتی می‌توانند طی دو تا سه سال وارد بازار شوند. مدل تولید همچنین از اهداف اقتصاد چرخشی پشتیبانی میکند: کراتین را می‌توان از پسماندهای کشاورزی یا فرآورده‌های نساجی تأمین کرد — مفهومی از تبدیل ضایعات به سلامت که میتواند ردپای زیست‌محیطی را کاهش دهد در حالی که منفعت پزشکی ایجاد میکند. با این حال، آزمایشهای بیشتری برای اثبات چسبندگی بلندمدت، مقاومت در برابر نیروهای دهانی و ایمنی در جمعیت‌های متنوع مورد نیاز است.
محدودیت‌ها و گام‌های بعدی
مینرالیزاسیون در آزمایشگاه با شرایط داخل دهان انسان متفاوت است. چالش‌های کلیدی شامل اطمینان از دسترسی زیستی یونها به عمق ضایعات، تأیید دوام در برابر نیروهای جویدن و نوسانات pH، و رعایت استانداردهای نظارتی برای محصولات دندانی است. کارآزمایی‌های بالینی گسترده برای تعیین اینکه آیا فرمولاسیونهای کراتین می‌توانند حفرههای عمیق را تعمیر کنند یا بیشترین اثربخشی را در مراحل اولیه فرسایش و رمینرالیزاسیون سطحی دارند، ضروری خواهند بود.
دیدگاه کارشناسی
دکتر ماریا ر. سانتوس، دانشمند مواد دندانی (نمونه فرضی) با تجربه در مینرالیزاسیون بیومیمتیک، می‌گوید: «استفاده از کراتین بهعنوان الگوی مونتاژ هیدروکسی‌آپاتیت نمونه‌ای زیبا از طراحی زیست‌مواد است. اگر نتایج بالینی یافته‌های آزمایشگاهی را تأیید کنند، این روش میتواند دندان‌پزشکی پیشگیرانه را از نگهداری حفاظتی به سمت بازسازی فعال سوق دهد. مقیاس‌پذیری و تأمین کراتین از پسماندهای نساجی ایده را از نظر تجاری و زیست‌محیطی جذاب میکند، اما مطالعات فرسایش بلندمدت تعیین‌کننده خواهند بود.»
از سوی تیم مطالعه، شریف الشرقاوی، اودنتولوژیست در کالج کینگز لندن و نویسنده ارشد پژوهش، اظهار داشت: «ما وارد عصری هیجان‌انگیز می‌شویم که در آن زیست‌فناوری به ما اجازه می‌دهد نه تنها علائم را درمان کنیم بلکه عملکرد زیستی را با استفاده از مواد بدن خود بازسازی کنیم. با توسعه بیشتر و همکاری‌های صنعتی مناسب، ممکن است بهزودی از چیزی به سادگی یک کوتاهی مو، لبخندهایی قوی‌تر و سالم‌تر بسازیم.»
فناوری‌های مرتبط و چشم‌اندازهای آینده
رویکرد کراتین-مینایی مکمل سایر استراتژی‌های بیومیمتیک است، از جمله مینرالیزاسیون هدایتشده با پپتید و نانومواد فسفات کلسیم. ترکیب این روش‌ها میتواند نفوذ به ضایعات زیرسطحی را بهبود دهد یا عوامل ضد میکروبی را برای مقابله با باکتری‌های ایجادکننده پوسیدگی یکپارچه کند. در بلندمدت، رویکردهای بازسازی ممکن است نیاز به ترمیمهای مکرر را کاهش داده و مراقبت دندانی را به سمت پیشگیری و بازسازی زیستی سوق دهند.
نتیجه‌گیری
بازسازی مینای مبتنی بر کراتین نشان‌دهنده یک پیشرفت امیدبخش در زیست‌مواد است که قابلیت تعمیر از دست دادن اولیه مینای دندان، بازگرداندن عملکرد و کاهش ردپای زیست‌محیطی مواد دندانی را دارد. در حالی که نتایج آزمایشگاهی دلگرم‌کننده و جدول زمانی کوتاه‌مدت ممکن به نظر می‌رسد، اعتبارسنجی بالینی، آزمونهای دوام و بررسی‌های قانونی همچنان مراحل لازم قبل از در دسترس قرار گرفتن گسترده خمیر دندان‌ها یا وارنیش‌های کراتینی هستند. در صورت موفقیت، این فناوری میتواند مراقبت‌های روزمره دهان و دندان را دگرگون کند و نشان دهد چگونه مولکول‌های حاصل از ضایعات را می‌توان به راه‌حل‌های پزشکی باارزش تبدیل کرد.
منبع: sciencealert
ارسال نظر