Komórki bakteryjne są zawieszone w matrycy, utworzonej z biopolimerów i wody, co nadaje strukturze przestrzenny charakter. Taka trójwymiarowa matryca sprzyja ochronie szkodliwych mikroorganizmów przed degradacyjną działalnością czynników środowiskowych, w tym antybiotyków.

Od kiedy naukowcy zmusili nanocząsteczki do wiązania się z molekułami śliny i biofilmu rozpoczęto badania nad tym w jaki sposób taką właściwość wykorzystać do aplikowania antybakteryjnych specyfików i adresowania ich w ściśle określone miejsca - ogniska próchnicy.

Mechanizm oparty jest na właściwościach przeciwnych ładunków, które się przyciągają. Nanocząsteczki wykorzystywane do wiązania molekuł materiałów antybakteryjnych, mają ładunek dodatni. Z kolei hydroksyapatyt, główny składnik substancji nieorganicznej, z której zbudowane jest szkliwo zębowe oraz zębina charakteryzuje się ujemnym potencjałem. Taka sytuacja sprzyja wiązaniu struktur nanocząsteczek z powierzchnią szkliwa zębów. W efekcie leki łatwiej wnikają w miejsca zainfekowane próchnicą.

Tradycyjne technologie, stosowane do wytwarzania specyfików antybakteryjnych, mają kilka wad, wśród nich i taką, że obniżają pH jamy ustnej. Jak wiadomo niskie pH sprzyja dużej aktywności czynników próchnicotwórczych.

Podstawową pożądaną cechą nanocząsteczek, wiążących antybakteryjne specyfiki, jest fakt, iż uwalniają leki w ściśle określonych miejscach (w ogniskach próchnicy) i w ściśle określonym czasie (w momencie wzmożonej ekspozycji jamy ustnej na glukozę, sacharozę, skrobię).

- W serii eksperymentów, w trakcie których aplikowano leki bez wsparcia nanocząsteczek niewielka była różnica pomiędzy liczbą zębów zainfekowanych próchnicą i stopniem jej rozwoju w porównaniu do osobników, którym nie podawano żadnych leków - relacjonował przebieg eksperymentu prof. Hyun Koo z wydziału Ortodoncji i szef grupy badawczej. Zupełnie inaczej sytuacja przedstawia się w przypadku wykorzystania matryc z nanocząsteczek.

Produkt - póki co - testowany był na szczurach zainfekowanych Streptococcus mutans, bakteriami powodującymi próchnicę zębów. Gryzonie otrzymywały dwa razy na dobę dawki leku powiązane z nanocząsteczkami, w podobnym reżimie, jaki to się dzieje przy codziennej higienie jamy ustnej.

- Wynik jest bardzo obiecujący. Działanie leku, podawanego w nowej formule, jest zdecydowanie bardziej efektywne w stosunku do takich samych specyfików aplikowanych w sposób tradycyjny - zapewniała prof. Danielle Benoit.

Więćej: rochester.edu