Nanopartikler frigiver medicin for at reducere huller i tænderne

Terapeutiske midler beregnet til at reducere tandplak og forhindre huller i tænderne fjernes ofte med spyt og synkehandling, før de kan træde i kraft. Men et team af forskere har udviklet en måde at forhindre, at stofferne bliver vasket væk.

Tandplak består af bakterier, der er indviklet i en klæbrig matrix af polymerer - en polymer matrix - der er fast knyttet til tænderne. Forskerne, ledet af Danielle Benoit ved University of Rochester og Hyun Koo ved University of Pennsylvania's School of Dental Medicine, fundet en ny måde at afgive et antibakterielt middel i pladen, på trods af tilstedeværelsen af ​​spyt.

Deres resultater er blevet offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano .

"Vi havde to specifikke udfordringer, " sagde Benoit, en adjunkt i biomedicinsk teknik. "Vi skulle finde ud af, hvordan vi kunne levere det antibakterielle middel til tænderne og holde det der, og også hvordan man frigiver agenten til de målrettede websteder."

For at levere agenten - kendt som farnesol - til de målrettede websteder, forskerne skabte en sfærisk masse af partikler, omtalt som en nanopartikelbærer. De konstruerede det ydre lag af kationiske - eller positivt ladede - segmenter af polymererne. Til inde i bæreren, de sikrede lægemidlet med hydrofobe og pH-responsive polymerer.

Det positivt ladede ydre lag af bæreren er i stand til at blive på plads ved overfladen af ​​tænderne, fordi emaljen er lavet, delvis, af HA (hydroxyapatit), som er negativt ladet. Ligesom modsat ladede magneter tiltrækkes af hinanden, det samme gælder for nanopartiklerne og HA. Fordi tænderne er belagt med spyt, forskerne var ikke sikre på, at nanopartiklerne ville klæbe. Men ikke kun blev partiklerne på plads, de var også i stand til at binde med den polymere matrix og holde sig til tandplak.

Da nanopartiklerne kunne binde både til spytbelagte tænder og inden for plak, Benoit og kolleger brugte dem til at bære et antibakterielt middel til de målrettede steder. Forskerne skulle derefter finde ud af, hvordan man effektivt frigiver midlet i pladen.

Et nøgletræk ved det indre bærermateriale er, at det destabiliserer ved sure eller lave pH-niveauer, såsom 4,5, lader stoffet undslippe hurtigere. Og det er præcis, hvad der sker med pH-niveauet i plak, når det udsættes for glukose, saccharose, stivelse, og andre fødevarer, der forårsager huller i tænderne. Med andre ord, nanopartiklerne frigiver stoffet, når de udsættes for hulrumsfremkaldende spisevaner – netop når det er mest nødvendigt for hurtigt at stoppe syreproducerende bakterier.

Forskerne testede produktet i rotter, der var inficeret med Streptococcus mutans - en mikrobe, der forårsager huller i tænderne. "Vi påførte testopløsningerne på rotters mund to gange dagligt i 30 sekunder, simulere, hvad en person kan gøre ved at skylle mund morgen og aften, " sagde Hyun Koo, en professor ved Institut for Ortodonti og co-senior forfatter til værket. "Når lægemidlet blev administreret uden nanopartikelbærere, der var ingen effekt på antallet af hulrum og kun en meget lille reduktion i deres sværhedsgrad. Men da det blev leveret af nanopartikelbærerne, både antallet og sværhedsgraden af ​​hulrummene blev reduceret."

Plakdannelse og huller i tænderne er kroniske tilstande, der skal overvåges gennem regelmæssige besøg på tandlægekontoret. Forskerne håber, at deres resultater en dag vil føre til bedre - og måske permanente - behandlinger for tandplak og karies, samt andre biofilm-relaterede sygdomme.