Powstrzymywanie próchnicy zanim się zacznie

Ostatnia aktualizacja 28 lipca 2022

Bakterie jamy ustnej są gotowe do działania w chwili, gdy dentysta kończy usuwać płytkę nazębną z zębów pacjenta. Po spożyciu cukru lub innych węglowodanów bakterie szybko odbudowują ten twardy i lepki biofilm i wytwarzają kwasy, które powodują korozję szkliwa zębów, co prowadzi do powstawania ubytków. Naukowcy donoszą obecnie o sposobie leczenia, który pewnego dnia mógłby w ogóle powstrzymać powstawanie płytki nazębnej i ubytków, wykorzystując nowy rodzaj preparatu zawierającego nanocząsteczki ceru, który byłby nakładany na zęby w gabinecie stomatologicznym.

W jamie ustnej znajduje się ponad 700 gatunków bakterii” – mówi dr Russell Pesavento, główny badacz projektu. Są wśród nich bakterie pożyteczne, które pomagają w trawieniu pokarmu lub utrzymują inne mikroorganizmy w ryzach. Są wśród nich również szkodliwe gatunki paciorkowców, w tym Streptococcus mutans. Wkrótce po czyszczeniu zębów bakterie te przyczepiają się do zębów i zaczynają się namnażać. Wykorzystując cukier jako źródło energii i budulec, bakterie stopniowo tworzą twardą warstwę, której nie da się łatwo usunąć podczas szczotkowania. W miarę jak bakterie metabolizują cukier, wytwarzają kwaśne produkty uboczne, które rozpuszczają szkliwo zębów, torując drogę ubytkom.

Dentyści i konsumenci mogą zwalczać ten problem, stosując takie produkty, jak fluorek cyny, który hamuje tworzenie się płytki nazębnej, oraz azotan srebra lub fluorek diaminy srebrowej, które zatrzymują istniejącą próchnicę. Naukowcy badali również nanocząsteczki tlenku cynku, tlenku miedzi lub srebra pod kątem leczenia infekcji zębów. Chociaż środki bakteriobójcze, takie jak te, mają swoje miejsce w stomatologii, ich wielokrotne stosowanie może prowadzić do przebarwień zębów i uodpornienia się bakterii – mówi Pesavento, który pracuje na Uniwersytecie Illinois w Chicago. “Ponadto środki te nie są selektywne, więc zabijają wiele rodzajów bakterii w jamie ustnej, nawet tych dobrych” – wyjaśnia.

Pesavento chciał więc znaleźć alternatywę, która nie zabijałaby bezkrytycznie bakterii w jamie ustnej i która pomogłaby zapobiegać próchnicy zębów, a nie leczyć ją po fakcie. On i jego grupa badawcza zwrócili się ku nanocząsteczkom tlenku ceru. Inne zespoły badały wpływ różnych rodzajów nanocząstek tlenku ceru na mikroby, ale tylko kilka z nich testowało ich działanie na bakterie istotne z klinicznego punktu widzenia w warunkach początkowego tworzenia się biofilmu. Ci, którzy to zrobili, przygotowali swoje nanocząstki w reakcjach utleniania-redukcji lub reakcjach strąceniowych wywołanych pH, albo kupili nanocząstki ze źródeł komercyjnych. Te wcześniejsze preparaty albo nie dawały żadnego efektu, albo wręcz sprzyjały rozwojowi biofilmu w testach laboratoryjnych” – mówi.

Pesavento nie poddawał się jednak, ponieważ właściwości i zachowanie nanocząstek zależą, przynajmniej częściowo, od sposobu ich przygotowania. Jego zespół wytworzył swoje nanocząstki, rozpuszczając w wodzie sole ceramiczne azotanu lub siarczanu amonu. Inni badacze już wcześniej wytwarzali cząstki w ten sposób, ale nie sprawdzali ich wpływu na biofilmy. Kiedy badacze zasiali płytki polistyrenowe z S. mutans na podłożu wzrostowym i podawali bakteriom cukier w obecności roztworu nanocząsteczek tlenku ceru, stwierdzili, że preparat ten zmniejszył wzrost biofilmu o 40% w porównaniu z płytkami bez nanocząsteczek, choć nie był w stanie usunąć istniejących biofilmów. W podobnych warunkach azotan srebra – dobrze znany środek przeciwpróchniczy stosowany przez stomatologów – nie miał wpływu na wzrost biofilmu.

“Zaletą naszego leczenia jest to, że wydaje się ono mniej szkodliwe dla bakterii jamy ustnej, w wielu przypadkach nie zabijając ich” – mówi Pesavento. Zamiast tego nanocząsteczki jedynie zapobiegały przyleganiu drobnoustrojów do powierzchni polistyrenu i tworzeniu przylegających biofilmów. Ponadto toksyczność nanocząstek i ich wpływ na metabolizm komórek ludzkiej jamy ustnej w szalkach Petriego były mniejsze niż w przypadku azotanu srebra.

Pesavento, który w lipcu uzyskał patent, chciałby połączyć nanocząsteczki z fluorkiem wzmacniającym szkliwo w preparacie, który dentyści mogliby nakładać na zęby pacjentów. Zauważa jednak, że zanim ta koncepcja zostanie zrealizowana, trzeba jeszcze wykonać wiele pracy. Na razie zespół eksperymentuje z powłokami, które stabilizowałyby nanocząsteczki w neutralnym lub lekko zasadowym pH – zbliżonym do pH śliny i zdrowszym dla zębów niż obecnie stosowane roztwory kwasowe. Jego zespół rozpoczął również pracę z bakteriami związanymi z rozwojem zapalenia dziąseł i znalazł jedną szczególną powlekaną nanocząsteczkę, która przewyższała fluorek cyny pod względem ograniczania tworzenia przylegających biofilmów w podobnych warunkach. Pesavento i jego zespół będą kontynuować badania nad leczeniem w obecności innych szczepów bakterii typowych dla jamy ustnej, a także przetestują jego działanie na ludzkich komórkach dolnego odcinka przewodu pokarmowego, aby uzyskać lepsze poczucie ogólnego bezpieczeństwa dla pacjentów.