В вашем будущем может быть меньше походов к стоматологу, и вам есть за что благодарить моллюсков.
Вдохновленные механизмами, которые используют мидии для прикрепления к негостеприимным поверхностям, исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали новый тип стоматологического композита, который обеспечивает дополнительный слой прочности обработанным зубам. Возможная отдача? Долговечные пломбы, коронки, имплантаты и другие работы.
«Он такой же твердый, как обычная реставрация зубов, но с меньшей вероятностью треснет», - сказал о композите Коллбе Ан, материаловед из Института морских наук UCSB. Исследование освещается в журнале Advanced Materials. Статья, автором которой является Ан, является результатом сотрудничества между исследователями и промышленностью.
В среднем реставрация зубов служит от 5 до 10 лет или около того, прежде чем потребуется ее замена. Сроки зависят от типа реставрации и того, насколько хорошо пациент ухаживает за пролеченным зубом. Тем не менее, постоянное жевание, кислая и твердая пища, плохая гигиена, скрежетание зубами по ночам, в целом слабые зубы и даже неадекватная стоматологическая помощь могут способствовать раннему отторжению пломбы - и еще одному дорогостоящему и, возможно, менее чем приятному стоматологическому опыту. стул.
По словам Ана, одной из основных причин выпадения или растрескивания реставрации является хрупкое нарушение связи с окружающим зубом. «Все стоматологические композиты содержат микрочастицы, повышающие их жесткость и предотвращающие их усадку в процессе отверждения», - пояснил он. «Но есть компромисс: когда композит становится тверже, он становится более хрупким."
При достаточном давлении или износе образуется трещина, которая затем распространяется по всей реставрации. Или зазор между зубом и реставрацией приводит к поломке реставрации, включая краевой кариес.
Итак, Ан и его коллеги обратились к природе, а точнее к мидиям, чтобы найти способ не только сохранить прочность и твердость, но и увеличить долговечность. Усовершенствовав искусство прилипания к неровным поверхностям в изменчивых условиях приливной зоны, развиваясь, чтобы противостоять ударам волн, палящему солнцу и циклам погружения в соленую воду и ветру, мидии стали идеальной моделью для более прочной реставрации зубов. материалы. Биссальные нити, которыми они прикрепляются к поверхностям, позволяют им сопротивляться силам, которые могут оторвать их от опоры.
«В природе мягкое коллагеновое ядро биссусных нитей мидий защищено твердым покрытием толщиной от 5 до 10 микрометров, которое также является растяжимым и, следовательно, прочным», - сказал Ан. Эта долговечность и гибкость позволяют моллюскам прилипать к влажным минеральным поверхностям в суровых условиях, которые связаны с повторяющимся напряжением «тяни-толкай».
Ключом к этому механизму является то, что ученые называют динамической или жертвенной связью - множественные обратимые и слабые связи на субнаноскопическом молекулярном уровне, которые могут рассеивать энергию без ущерба для общей адгезии и механических свойств материала, несущего нагрузку.
«Скажем, у вас есть одна сильная связь», - объяснил Ан. «Он может быть сильным, но как только он порвется, он порвется. Если у вас есть несколько более слабых связей, вам придется разорвать их одну за другой». Разрыв каждой слабой связи, продолжил он, приведет к рассеиванию энергии, поэтому общая энергия, необходимая для разрыва материала, будет больше, чем при одиночной сильной связи.
Этот тип связи встречается во многих биологических системах, в том числе в костях и зубах животных. Биссус мидии содержит большое количество уникальных химических функциональных групп, называемых катехолами, которые используются для грунтовки и улучшения сцепления с влажными минеральными поверхностями. Новое исследование показывает, что использование катехолового аппрета вместо традиционного силанового аппрета обеспечивает в 10 раз более высокую адгезию и 50-процентное повышение прочности по сравнению с современными стоматологическими реставрационными полимерными композитами.
Несмотря на то, что исследование доказало наличие этого механизма упрочнения в мягких материалах, это исследование является одним из первых, если не первым, доказавших его для жестких и несущих материалов.
Это доказательство концепции, которое также не демонстрирует цитотоксичности, может означать более прочные и долговечные зубные пломбы. И это, в конечном счете, может означать меньше визитов к стоматологу. Поскольку каждая сменная пломба также требует, чтобы стоматолог подпиливал окружающий зуб, чтобы загрунтовать его поверхность, при достаточном количестве замен зуб может потребовать установки коронки или удаления; и если его не заменить, потеря зуба может иметь неблагоприятные последствия для диеты и здоровья человека.
Следующий шаг, по словам Ана, заключается в том, чтобы еще больше увеличить долговечность материала.
«Изменив молекулярный дизайн, вы можете получить еще более плотные связующие агенты, которые существуют на поверхности, и тогда мы сможем получить более прочный и долговечный стоматологический композит», - сказал он, оценивая коммерческий продукт через пару лет..