Пломбы по структуре не похожи на настоящий зуб. Как показали российские учёные, особенности атомно-молекулярного строения стоматологического материала могут заметно повлиять на его долговечность и приживаемость. Атомы кальция в таком композите иначе взаимодействуют с органической матрицей, из-за чего «сращивание» материала с дентином и эмалью осложняется. Выводы исследователей помогут создать композит для долговечных пломб, идеально имитирующих свойства природной ткани. Результаты работы опубликованы на страницах журнала Nanomaterials.
Поводом для визита к стоматологу для многих людей становится боль, свидетельствующая о серьёзных повреждениях зубов. В таком случае часто требуется убрать пораженные ткани и поставить пломбу, то есть заменить их искусственными материалами. Чаще всего это композиты, по структуре и свойствам отличающиеся от зубной эмали и дентина.
«Современные медицинские технологии регенерации зубов находятся на довольно высоком уровне, но всё равно не позволяют получить полностью идентичные природным тканям вещества. Поиски новых решений требуют понимания молекулярных основ строения и взаимодействия искусственных материалов с дентином и эмалью человека. В новой работе мы решили исследовать структуру разработанного нашей группой биомиметического минерализующего композита и сравнить его с эмалью и дентином зубов человека», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Дмитрий Голощапов, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики твёрдого тела и наноструктур Воронежского государственного университета.
Исследователи из Воронежского государственного университета, Воронежского государственного медицинского университета и Уральского федерального университета исследовали атомно-молекулярную структуру биомиметических стоматологических композитов. Эти композиты были изготовлены на основе карбонат-замещённого гидроксиапатита и аминокислот, которые служат органической основой, улучшающей совместимость материала с дентином и покрывающей его зубной эмалью. С помощью спектроскопических методов авторы смогли определить молекулярный состав и атомное окружение фрагментов молекул как биомиметического композита, так и дентина и эмали.
Выяснилось, что поведение атомов и молекул в составе разработанного биокомпозита и ткани зуба во многом схожи. Однако в минеральной части эмали и дентина и созданных материалов связь с органической матрицей осуществляется различными способами и зависит от окружения атомов кальция. Последние занимают разное положение в нанокристаллах гидроксиапатита и на основе этого разделяются на два типа. Главное отличие состоит в том, какой из них преимущественно оказывается на поверхности нанокристаллов — это определит механизм связывания с органической матрицей. И именно из-за такого несоответствия интегрирование (по сути «сращение») искусственного материала с зубом может быть затруднено.
«Обнаруженные нами особенности имеют фундаментальное значение для понимания того, каким должен быть идеальный стоматологический композит, способный полностью имитировать свойства дентина и эмали. В дальнейшем, опираясь на полученные результаты, мы планируем разработать новый подход к восстановлению зуба. Он может быть реализован за счёт контролируемого индуцированного эпитаксиального роста биомиметического апатитного слоя, воспроизводящего свойства природной твёрдой ткани», — подводит итог Дмитрий Голощапов.
