Ученые НИТУ «МИСиС» создали методику, которая может стать основой принципиально нового метода антибактериальной терапии. У нее широкие перспективы применения в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, лечении заболеваний ЛОР и других медицинских сферах. Созданные наночастицы оксидов железа, цинка, титана и других металлов в стоматологических материалах обладают уникальным свойством — работают как антибиотики без побочных эффектов.

Основой предложенной разработки являются синтезированные в НИТУ «МИСиС» жидкие коллоидные системы (ультратонкие взвеси, не выпадающие в осадок), состоящие из высокоэнергетических наночастиц оксидов железа, цинка, титана и других металлов, размером от 1 до 3 нм.

Основные проблемы, с которыми сталкиваются стоматологи при установке пломб — это активное образование колоний болезнетворных бактерий на стыке пломбировочного материала и дентина (ткани зуба под эмалью) зуба, а также образование микротрещин и микрополостей при технической усадке пломбы. Известное многим пациентам явление — пломба через несколько лет выпадает, а под ней обнаруживается еще большее поражение кариесом, чем до лечения. Даже при соблюдении всех технологических процедур на границе пломбы со временем образуется микро зазор, где активно размножаются микроорганизмы. Осложняющим фактором является то, что дентин зуба представляет собой гидрофильный (способный смачиваться водой) материал, а пломба, напротив, состоит из гидрофобных (отталкивающих воду) веществ.

Наноматериал, защищающий пломбы от кариеса.

Проведенные научной группой исследования показали, что несмотря на ультранизкие концентрации содержащихся в дисперсных системах металлов — не более 0,1 мг/л, то есть 10–7 г на 1 л воды — они обладают длительным бактерицидным эффектом по отношению к миклофлоре, ответственной за развитие кариеса. Такие нанодобавки позволяют придать пролонгированные антисептические свойства стоматологическим материалам, используемым при подготовке и установке пломбы. Задача этих материалов — обеспечить хорошее склеивание (адгезию) пломбировочного материала и ткани восстанавливаемого зуба. Присутствие в их составе коллоидных частиц металлов и оксидов металлов улучшает адгезию, значительно снижает усадку пломбы при отверждении, и одновременно позволяет предотвратить появление и размножение патогенных микробов, вызывающих кариес, и тем самым существенно отсрочить или сделать ненужным следующий поход к стоматологу для замены пломбы.

В медицине сегодня остро стоит задача поиска принципиально новых лекарственных препаратов с высокой антибактериальной активностью, которые позволили бы уменьшить резистентность (устойчивость) патогенных микроорганизмов по отношению к природным и лекарственным антибиотикам.

Мы предполагаем, что механизм разрушения микробной клетки под действием созданных нами коллоидных наносистем напоминает действие антибактериальных ферментов класса гидролаз, разрушающих стенки бактерий путем гидролиза. Такие ферменты в относительно высоких концентрациях содержатся в местах контакта организма с окружающей средой — слюне, слизи носоглотки и желудочно-кишечного тракта, грудном молоке. Их действие приводит к процессу лизиса (разрушение клеток на фрагменты) и гибели патогенной клетки. По-видимому, наночастицы оксидов металлов выступают в роли катализатора гидролаз, что в итоге приводит к разрушению пептидных и гликозидных связей клеточных стенок и мембран. Под их действием включается механизм „самоуничтожения“ патогеных бактерий. В настоящее время состав применяется на стоматологическом факультете в Кировском государственном медицинском университете», — рассказал руководитель научной группы, доцент кафедры физической химии НИТУ «МИСиС» Георгий Фролов.

Георгий Фролов

Полученные наночастицы в стоматологических материалах обладают уникальным свойством — работают как антибиотики, но без побочных эффектов, то есть подавляют развитие патогенных микроорганизмов, при этом, как показывают проводимые исследования, в большинстве случаев не угнетают жизнедеятельность естественной микрофлоры, и не оказывают влияния на клетки тканей организма. В полученном материале научный коллектив решил давнюю проблему «расходования» антибактериального состава, который вступает в химическую реакцию и фактически тратится, а в запломбированный зуб добавить его невозможно. Новый состав работает все время нахождения пломбы в зубе, что является серьезным преимуществом.

Разработка ученых НИТУ „МИСиС“ по сути является технологической революцией в стоматологии, поскольку представляет собой стоматологические композиты нового, шестого поколения. На границе разделения фаз этот материал создает не ограниченный во времени бактерицидный эффект, и более чем на 40 % улучшает адгезионное „сцепление“ пломбы с тканью зуба. Антибактериальная добавка может использоваться не только в составе пломбы, но и в адгезиве, в композитах, протравочных материалах, прослойках, имплантатах и в составах для герметизации зубных фиссур. Во всех форматах она создает поверхностный и объемный антибактериальный эффект в оперируемых областях и в конечном счете продлевает срок службы пломб и имплантатов. В нашей клинике препарат успешно применяется с сентября 2016 года, — подчеркнул участник проекта, главный врач клиники «Росдент», к.м.н. Яков Карасенков.

Яков Карасенков

Начатые в 2014 году комплексные исследования являются примером эффективного частно-государственного партнерства в области внедрения новых инновационных технологий. В качестве основного заказчика и соинвестора разработки выступил один из крупнейших отечественных производителей стоматологических материалов ООО «СтомаДент», который в настоящее время уже выпускает инновационные стоматологические композиты на основе разработанных препаратов. Композитный пломбировочный нано-гибридный материал был зарегистрирован Росздравнадзором в 2016 году. Соинвестором проекта стало Министерство образования и науки РФ, которое профинансировало 50% стоимости поисковых научных исследований в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-исследовательского комплекса РФ».