Наночастицы как хирургические скальпели для улучшения стоматологических операций
Более 80 нанотехнологий уже одобрены для медицинского применения: от лечения рака до биовизуализации и ремоделирования тканей.
В новом исследовании ученые показали, что наночастицы, содержащие ферменты, могут выполнять малую стоматологическую операцию и улучшать результаты лечения брекетами при сильной неправильной окклюзии (смещении зубов). Тесты на крысах показали, что особи, обработанные наночастицами перед установкой брекетов, демонстрировали:
- Лучшее выравнивание зубов
- Снижение рецидива смещения
- Более быстрое восстановление
- Меньшую боль по сравнению с крысами, перенесшими традиционную операцию перед брекетами.
Исследователи под руководством Ави Шредера из Техниона-Израильского технологического института опубликовали статью в ACS Nano.
«Я думаю, мы пытаемся изменить 5000-летнюю догму о том, как выполняются операции. Существующий скальпель не может отличить здоровую ткань от больной. Однако ферменты могут. Протеолитические ферменты настроены на разрушение конкретных тканей, не повреждая другие здоровые ткани».
Новая процедура разработана для лечения тяжелой формы неправильного прикуса. Текущий стандарт — болезненная операция по разрезанию коллагеновых волокон, связывающих зуб с костью, с последующей установкой брекетов. Помимо болезненного восстановления, около 40% пациентов сталкиваются с рецидивом и требуют повторного лечения.
Нанотехнологическое лечение может значительно улучшить эту процедуру, позволяя естественным ферментам организма разрушать коллагеновые волокна, а другим биомолекулам — восстанавливать их, когда зубы уже выровнены брекетами.
Для этого ученые создали наночастицы на основе липосомального везикула (пустой клеточной мембраны), заполненного ферментом коллагеназой. Коллагеназа ослабляет и разрушает коллагеновые волокна, но только после активации кальцием, который естественным образом присутствует в ротовой полости. Липосома выступает защитным контейнером, который безопасно доставляет коллагеназу к десневой борозде (области между десной и зубом), где начинается ее диффузия и взаимодействие с кальцием.
Исследователи определили концентрацию коллагеназы, которая ослабляет коллагеновые волокна примерно на 50%, облегчая брекетам перемещение зубов. В последующие часы собственные фибробласты организма чувствуют ослабленный коллаген и инициируют его ремоделирование, восстанавливая прочность волокон.
В целом тесты на крысах показали, что особи, прошедшие нанохирургическую процедуру, получили трехкратное улучшение в выравнивании зубов, значительно меньший рецидив и меньшую боль по сравнению с группой традиционной операции. Улучшение связано с тем, что нанопроцедура позволяет тканям и кости ремоделироваться в новом положении, в отличие от стресса и возврата зубов в исходное положение при традиционном методе.
«Здесь мы впервые продемонстрировали подход био-хирургии. Мы планируем расширить его на другие органы и более сложные процедуры в будущем».