Магнитно-управляемые наноботы обеспечивают длительное облегчение чувствительности зубов
Чувствительным зубам нужна жёсткая зубная паста, но технологии тоже могут помочь. Исследователи из Индийского института наук (IISc) в сотрудничестве со стартапом в области высоких технологий Theranautilus разработали CalBots — магнитные наноботы, способные глубоко проникать в дентинные канальцы — крошечные туннели в зубах, ведущие к нервным окончаниям. Эти CalBots способны образовывать прочные герметики для изношенной эмали, обеспечивая длительное облегчение чувствительности всего за одно применение. Исследование опубликовано в журнале Advanced Science .
В CalBots используется совершенно новый класс биокерамического цемента. Биокерамика широко используется в ортопедии и стоматологии благодаря своим минерализующим свойствам, но команде требовалось решение, специально разработанное для людей с гиперчувствительностью — формула, которая могла бы проникать глубже и служить дольше.
«Мы не хотели создавать чуть более совершенную версию того, что уже существует», — говорит Шанмукх Педди, первый автор исследования и научный сотрудник Центра нанонауки и инженерии (CeNSE), Института нанотехнологий и соучредитель Theranautilus. «Мы хотели создать технологию, которая решит реальную проблему способом, который никто до этого не пробовал».
Гиперчувствительность зубов встречается почти у каждого четвёртого человека в мире. Она возникает, когда микроскопические канальцы дентина (слоя, расположенного под эмалью) обнажаются из-за эрозии или рецессии дёсен. Эти крошечные канальцы ведут непосредственно к нервным окончаниям, поэтому даже глоток холодной воды может вызвать внезапную, острую боль. Большинство современных средств, таких как десенсибилизирующие зубные пасты, обеспечивают лишь поверхностное облегчение и требуют регулярного повторного применения.
Однако CalBots — это нечто иное. Эти магнитные частицы размером 400 нанометров, наполненные запатентованной биокерамической формулой на основе силиката кальция, направляются внешним магнитным полем глубоко в открытые канальцы. Они могут проникать в канальцы на глубину до 300–500 микрометров. Попав туда, боты самоорганизуются в стабильные цементоподобные пробки, которые закупоривают канальцы и создают прочную герметизацию, имитирующую естественную среду зуба.
Для тестирования своей инновации команда использовала человеческие зубы, удалённые по клиническим показаниям, и создала условия, при которых дентин был обнажён. На эти образцы они наносили CalBots под магнитное поле на 20 минут. В течение этого времени боты запечатывали дентинные канальцы, формируя глубокие и стабильные пробки. Этот результат был подтверждён с помощью высокоточной визуализации.
Воодушевлённая этим, команда перешла к испытаниям на животных в сотрудничестве с исследователями из Центра неврологии IISc. Мышам предлагали выбор между холодной и комнатной температурой воды. Здоровые мыши одинаково предпочитали обе. Но мыши с индуцированной чувствительностью зубов полностью избегали холодной воды.
«После того, как мы обработали чувствительных мышей нашим раствором CalBot, они снова начали пить холодную воду — лечение сработало просто чудесным образом. Мы увидели стопроцентное восстановление поведения. Это был для нас важный момент», — говорит Педди.
CalBots полностью изготовлены из материалов, классифицированных как «общепризнанные безопасными» (GRAS), что гарантирует высокую биосовместимость. Испытания на токсичность на мышах не выявили никаких побочных эффектов. «Это убедительная демонстрация возможностей наноробототехники и её значительного влияния на будущее здравоохранения», — говорит Амбариш Гош, профессор CeNSE и один из соавторов исследования. «Мы рады видеть, как эта работа продвигается к клиническому применению ».
Хотя ближайшая цель — снижение чувствительности, результаты этой работы простираются гораздо дальше. «Мы создали регенеративный, активный наноматериал — шаг к появлению „крошечных механических хирургов“, о которых когда-то мечтал Ричард Фейнман», — говорит Дебаян Дасгупта, бывший аспирант CeNSE, соучредитель Theranautilus и один из авторов.
«Это то, к чему мы молча шли годами», — добавляет Педди. «И тот факт, что мы сделали это здесь, в Индии, делает нас очень счастливыми».