Naukowcy z Wielkiej Brytanii opracowali żel bez fluoru, który w warunkach laboratoryjnych umożliwił odbudowę zdemineralizowanego i uszkodzonego szkliwa poprzez wykorzystanie minerałów obecnych w ślinie. Badanie opublikowane 4 listopada 2025 roku w czasopiśmie „Nature Communications” wskazuje, że opracowana matryca białkowa może odtwarzać mikrostrukturę i właściwości mechaniczne naturalnego szkliwa. Czy rozwiązanie to może w przyszłości znaleźć zastosowanie w leczeniu erozji szkliwa, nadwrażliwości zębiny i innych następstw utraty tkanek twardych zęba?
-
Opracowany w Wielkiej Brytanii żel bez fluoru wykorzystuje białkową matrycę inspirowaną naturalnymi mechanizmami tworzenia szkliwa
-
Materiał tworzy na powierzchni zęba stabilną warstwę, która wykorzystuje jony wapnia i fosforanów obecne w ślinie do kontrolowanego wzrostu kryształów mineralnych
-
W badaniach laboratoryjnych odtworzona tkanka odzyskała strukturę i właściwości mechaniczne zbliżone do zdrowego szkliwa, a jej odporność oceniano między innymi w warunkach symulujących szczotkowanie, żucie i ekspozycję na kwasy
-
Technologia pozostaje na etapie rozwoju przedklinicznego i wymaga dalszych badań, w tym oceny bezpieczeństwa i skuteczności klinicznej u pacjentów
Bioinspirowany materiał ma naśladować naturalne tworzenie szkliwa
Nowy materiał opracowany przez zespół naukowców z Wielkiej Brytanii opiera się na koncepcji biomimetycznej, czyli naśladowaniu naturalnych procesów biologicznych odpowiedzialnych za powstawanie i organizację szkliwa. Szkliwo jest wysoko zmineralizowaną tkanką, której wyjątkowe właściwości mechaniczne wynikają między innymi z precyzyjnej organizacji kryształów hydroksyapatytu. W przeciwieństwie do wielu innych tkanek organizmu dojrzałe szkliwo nie ma zdolności do pełnej biologicznej regeneracji po jego utracie.
Badacze z University of Nottingham opracowali więc materiał oparty na matrycy białkowej, która ma naśladować funkcję naturalnych białek uczestniczących w tworzeniu szkliwa podczas rozwoju zęba. Po aplikacji na powierzchnię zęba materiał tworzy cienką i stabilną warstwę. Według autorów pracy matryca może wnikać w mikroskopijne nieciągłości, pęknięcia i porowatości uszkodzonej tkanki, tworząc strukturę, która umożliwia uporządkowany wzrost nowych kryształów mineralnych.
Proces ten określono jako mineralizację epitaksjalną. W praktyce oznacza to, że nowo powstające kryształy mogą organizować się w sposób zintegrowany z istniejącą strukturą twardych tkanek zęba, zamiast tworzyć przypadkową warstwę mineralną na jego powierzchni. Wyniki badania opublikowanego w „Nature Communications” wskazują, że proces ten pozwolił na odtworzenie mikroarchitektury szkliwa oraz jego właściwości mechanicznych w modelu laboratoryjnym.
Żel wykorzystuje minerały obecne w ślinie
Istotnym elementem opracowanej technologii jest wykorzystanie naturalnych zasobów mineralnych obecnych w środowisku jamy ustnej. Po aplikacji materiał tworzy rusztowanie, które umożliwia kontrolowany wzrost kryształów z udziałem jonów wapnia i fosforanów dostępnych w ślinie. Mechanizm ten ma przypominać naturalny proces mineralizacji szkliwa, który zachodzi podczas rozwoju zęba. W przeciwieństwie do klasycznych metod remineralizacji celem nie jest wyłącznie zwiększenie odporności pozostałej tkanki, ale odtworzenie jej uporządkowanej struktury.
Autorzy wskazują, że opracowany materiał może być stosowany na szkliwie zdemineralizowanym lub poddanym erozji. W badaniach analizowano również możliwość jego wykorzystania na powierzchni odsłoniętej zębiny, gdzie tworzenie warstwy mineralnej może mieć potencjalne znaczenie w kontekście nadwrażliwości oraz poprawy warunków dla adhezji materiałów stosowanych w stomatologii odtwórczej.
Dr Abshar Hasan: materiał ma odtwarzać architekturę zdrowego szkliwa
„Szkliwo zębów ma unikalną strukturę, która nadaje mu niezwykłe właściwości, chroniące nasze zęby przez całe życie przed czynnikami fizycznymi, chemicznymi i termicznymi. Gdy nasz materiał jest nakładany na zdemineralizowane lub uszkodzone szkliwo, bądź na odsłoniętą zębinę, stymuluje wzrost kryształów w sposób uporządkowany i zintegrowany, odtwarzając strukturę naturalnego, zdrowego szkliwa” – wyjaśnił dr Abshar Hasan.
W ocenie badacza kluczowe znaczenie ma więc nie tylko samo zwiększenie zawartości składników mineralnych w tkance, ale również sposób ich organizacji. To właśnie odtworzenie mikroarchitektury naturalnego szkliwa ma odpowiadać za uzyskanie właściwości mechanicznych zbliżonych do zdrowej tkanki.
Regenerowane szkliwo testowano w warunkach symulujących codzienne obciążenia
Zespół badawczy analizował właściwości mechaniczne tkanki uzyskanej po zastosowaniu materiału. Testy przeprowadzono w warunkach mających odzwierciedlać obciążenia, na które zęby są narażone w codziennym funkcjonowaniu. Uwzględniono między innymi mechaniczne oddziaływanie szczotkowania, siły związane z żuciem oraz ekspozycję na środowisko kwaśne, które może prowadzić do stopniowej demineralizacji i erozji szkliwa. Dr Abshar Hasan przekazał, że wyniki testów wskazały na podobne zachowanie mechaniczne zregenerowanej tkanki i zdrowego szkliwa.
„Stwierdziliśmy, że zregenerowane szkliwo zachowuje się dokładnie tak samo, jak szkliwo zdrowe” – powiedział badacz.
Wnioski te należy jednak interpretować w kontekście rodzaju przeprowadzonych badań. Opublikowana 4 listopada 2025 roku praca w „Nature Communications” opisuje badania laboratoryjne, w których wykorzystano między innymi ludzkie zęby poekstrakcyjne. Nie jest to zatem dowód klinicznej skuteczności żelu u pacjentów, lecz wynik badań przedklinicznych wskazujący na potencjał opracowanej technologii.
Nowa technologia różni się od klasycznej remineralizacji
Zdaniem naukowców obecnie stosowane metody, w tym lakiery fluorkowe i preparaty remineralizujące, mogą wspierać ochronę szkliwa, zwiększać jego odporność lub ograniczać konsekwencje procesów demineralizacyjnych. Nie pozwalają jednak na pełne odtworzenie utraconej architektury dojrzałego szkliwa. Opracowany żel ma działać według odmiennej koncepcji. Jego zadaniem jest stworzenie białkowego rusztowania, które umożliwia uporządkowany wzrost kryształów mineralnych i ich integrację z istniejącą tkanką.
Z perspektywy stomatologii odtwórczej i profilaktyki potencjalne znaczenie takiego rozwiązania może być istotne szczególnie w przypadku wczesnych zmian demineralizacyjnych, erozji oraz innych stanów związanych z utratą struktury szkliwa. Nie oznacza to jednak, że technologia może obecnie zastąpić standardowe postępowanie kliniczne, w tym profilaktykę fluorkową, kontrolę czynników ryzyka próchnicy czy leczenie ubytków.
Potencjalne zastosowanie także przy odsłoniętej zębinie
Jednym z interesujących aspektów opracowanej technologii jest możliwość zastosowania jej również na powierzchni odsłoniętej zębiny. Według autorów pracy materiał może tworzyć na zębinie warstwę mineralną o właściwościach przypominających szkliwo. Potencjalne zastosowania obejmują między innymi postępowanie w przypadku nadwrażliwości zębiny oraz poprawę warunków dla wiązania materiałów stosowanych podczas procedur odtwórczych. Z klinicznego punktu widzenia wymaga to jednak dalszej oceny. Skuteczność laboratoryjna nie przesądza o skuteczności terapeutycznej u pacjentów, a potencjalne zastosowanie materiału w leczeniu nadwrażliwości czy jako element procedur adhezyjnych będzie wymagało odrębnych badań klinicznych.
Profesor Alvaro Mata: technologia ma potencjał do zastosowań klinicznych
Profesor Alvaro Mata, który kierował zespołem badawczym, zwrócił uwagę na możliwość opracowania technologii w formie rozwiązania przeznaczonego do stosowania w praktyce klinicznej.
„Jesteśmy bardzo podekscytowani, ponieważ technologia została zaprojektowana z myślą o lekarzu i pacjencie. Jest bezpieczna, może być łatwo i szybko stosowana oraz ma potencjał do skalowania. Jest również wszechstronna, co otwiera możliwość przekształcenia jej w wiele rodzajów produktów, które mogłyby pomagać pacjentom w każdym wieku cierpiącym z powodu różnych problemów stomatologicznych związanych z utratą szkliwa i odsłonięciem zębiny” – powiedział profesor Alvaro Mata.
Dodał, że zespół rozpoczął proces komercjalizacji technologii za pośrednictwem spółki Mintech-Bio i zakłada możliwość opracowania pierwszego produktu w kolejnym etapie rozwoju.
Źródło naukowe: Hasan A, Chuvilin A, Van Teijlingen A i wsp. „Biomimetic supramolecular protein matrix restores structure and properties of human dental enamel”. „Nature Communications”. Publikacja z 4 listopada 2025 roku, tom 16, artykuł 9434, DOI: 10.1038/s41467-025-64982-y. (Nature)
Regeneracja szkliwa
Więcej ciekawych artykułów w "Nowy Gabinet Stomatologiczny" – zamów prenumeratę lub kup prenumeratę w naszym sklepie.
