Наночастицы высвобождают лекарства для уменьшения кариеса
Терапевтические агенты, предназначенные для уменьшения зубного налета и предотвращения кариеса, часто смываются слюной и проглатываются, прежде чем успевают подействовать. Команда исследователей разработала способ предотвратить это смывание.
Зубной налет состоит из бактерий, заключённых в липкую матрицу полимеров, которая прочно прикреплена к зубам. Исследователи под руководством Даниэль Бенуа из Рочестерского университета и Хюна Ку из Школы стоматологической медицины Пенсильванского университета нашли новый способ доставки антибактериального агента внутрь налета, несмотря на присутствие слюны.
Их результаты опубликованы в журнале ACS Nano.
Две ключевые задачи:
- Доставить антибактериальный агент к зубам и удержать его там.
- Обеспечить высвобождение агента в целевых участках.
Решение: наноноситель
Для доставки агента — фарнезола — исследователи создали сферическую массу частиц, названную наночастичным носителем.
- Внешний слой состоит из катионных (положительно заряженных) сегментов полимеров.
- Внутренняя часть удерживает лекарство с помощью гидрофобных и pH-чувствительных полимеров.
Механизм удержания
Положительно заряженный внешний слой носителя удерживается на поверхности зубов благодаря тому, что эмаль частично состоит из гидроксиапатита (HA), который заряжен отрицательно. Частицы притягиваются к HA, как магниты с противоположными зарядами. Наночастицы не только оставались на месте на покрытых слюной зубах, но и связывались с полимерной матрицей зубного налета.
Механизм высвобождения
Ключевое свойство внутреннего материала носителя — он дестабилизируется в кислых условиях (низкий pH), например, при pH 4.5, что позволяет лекарству высвобождаться быстрее. Именно это происходит с pH в зубном налете при воздействии глюкозы, сахарозы, крахмала и других продуктов, вызывающих кариес. Таким образом, наночастицы высвобождают лекарство именно тогда, когда это наиболее необходимо — в ответ на кариесогенные пищевые привычки.
Тестирование на животных
Исследователи протестировали систему на крысах, инфицированных Streptococcus mutans — микробом, вызывающим кариес. Раствор наносили на зубы крыс дважды в день по 30 секунд.
- Без наноносителей: лекарство не повлияло на количество кариозных полостей и лишь незначительно уменьшило их тяжесть.
- С наноносителями: уменьшились как количество, так и тяжесть кариозных полостей.
Исследователи надеются, что их результаты в будущем приведут к созданию более эффективных методов лечения зубного налета, кариеса и других заболеваний, связанных с биоплёнками.