Nanopartikler fungerer som kirurgiske blade til forbedret tandkirurgi

I øjeblikket, mere end 80 nanoteknologier er blevet godkendt til en række medicinske anvendelser, fra behandling af kræft til bioimaging til vævsremodellering.

Nu i en ny undersøgelse, forskere har vist, at enzymholdige nanopartikler kan udføre mindre tandoperationer og forbedre resultatet af tandbøjler til at omorientere alvorligt skæve tænder til deres rette position. Tests viste, at rotter, der blev behandlet med nanopartiklerne, før de brugte bøjler, udviste bedre tandjustering, reduceret tandtilbagefald, hurtigere genopretning, og færre smerter sammenlignet med rotter, der gennemgik traditionel operation før bøjler.

Forskerne, ledet af Avi Schroeder ved Technion-Israel Institute of Technology, har udgivet et papir om den nye nanoteknologi i et nyligt nummer af ACS Nano .

"Jeg tror, ​​vi forsøger at ændre et 5000-årigt dogme om den måde, operationer udføres på, " fortalte Schroeder Phys.org . "Specielt, den eksisterende skalpel kan ikke skelne mellem sundt og sygt væv. Imidlertid, enzymer kan. Proteolytiske enzymer er indstillet til at nedbryde specifikke væv, uden at skade andet sundt væv. Vi tror på, at operationer i fremtiden skal være mere præcise, med mindre skade på sundt væv."

Forskerne designet den nye procedure specifikt til at behandle tilfælde af alvorlig fejljustering af tænder, kaldet "malocclusion". I øjeblikket, denne tilstand behandles med mindre, men ofte smertefuld operation for at skære de kollagenfibre, der forbinder tænderne med knoglen, efterfulgt af bøjler for at flytte tænderne i deres rette position. Udover en smertefuld restitutionsperiode, omkring 40 % af patienterne oplever tilbagefald og kræver en anden behandlingscyklus.

Den nanoteknologiske behandling har potentiale til i høj grad at forbedre denne behandlingsprocedure ved at lade kroppens egne naturlige enzymer nedbryde kollagenfibrene og for andre naturlige biomolekyler at genopbygge fibrene, når tænderne er korrekt justeret med bøjler.

At gøre dette, forskerne konstruerede nanopartikler bestående af en liposomvesikel (dybest set en tom cellemembran) fyldt med enzymet kollagenase. Kollagenase får kollagenfibre til at svækkes og knække, men kun når den først aktiveres af calcium, som forekommer naturligt i munden. For at sikre, at kollagenasen først begynder at virke på operationsstedet, liposomet fungerer som en beskyttende vehikel til sikker transport af kollagenasen til sulcus (placeret mellem tandkødet og tænderne), hvor det begynder at diffundere ud og interagere med calcium.

Forskerne bestemte den særlige kollagenasekoncentration, der får kollagenasen til at svække kollagenfibrene med cirka 50 %, gør det meget lettere for bøjler at omorientere tænderne. I løbet af de næste timer, kroppens egne fibroblaster fornemmer det svækkede kollagen og igangsætter kollagen-ombygning, genoprette fibrene til deres oprindelige styrke.

Samlet set, forsøg med rotter viste, at de, der blev behandlet med den nanokirurgiske procedure, oplevede en tredobling af tandjusteringen, sammen med markant mindre tandtilbagefald og færre smerter sammenlignet med rotter behandlet med traditionel kirurgi. Forskerne tilskriver forbedringen det faktum, at den nanokirurgiske procedure gør det muligt at ombygge væv og knogler i den nye orientering, i modsætning til, at stressede tænder vender tilbage til deres oprindelige position, som det ofte sker ved den traditionelle procedure. Resultaterne tyder på, at den nanokirurgiske procedure har potentialet til at erstatte den mere invasive traditionelle metode med et generelt forbedret resultat.

"Her demonstrerede vi biokirurgisk tilgang for første gang, " sagde Schroeder. "Vi planlægger at udvide til andre organer og mere udfordrende procedurer i fremtiden."

© 2018 Phys.org