Новый материал открывает особые перспективы в стоматологическом протезировании

Ученые из Университета Джона Хопкинса, наблюдая за тем, как некоторые биоматериалы, например, человеческая кость и коралл, способны регулировать накопления минералов в своей структуре, создали новый самоадаптирующийся материал [1]. Он способен реагировать на увеличение нагрузки, отвечая на неё повышением жёсткости и самовосстанавливаясь. Эта разработка может открыть новые перспективы в стоматологическом протезировании.

Ортопедическая стоматология — одно из быстрорастущих направлений медицинской отрасли, опирающееся на научные достижения и технические инновации. Её развитие связано с повышенной потребностью населения в современных решениях по восстановлению утраченных зубов. Так, по данным статистики, в России полным отсутствием зубов на одной или обеих челюстях страдают около 17,96 % пациентов [2]. Частичное отсутствие зубов, по данным Всемирной организации здравоохранения, отмечается у 75 % жителей планеты [3]. При этом в России оно встречается во всех возрастных группах пациентов, а его частота составляет от 40 до 75 % [3].

Традиционно для протезирования в ортопедической стоматологии применяется ряд синтетических полимеров, металлов и сплавов. Это различные акрилы, нейлон, оксид циркония, сплавы из хрома и кобальта, хрома и никеля и другие. К материалам предъявляются высокие требования: они должны быть безопасными, устойчивыми к воздействию слюны и пищи, прочными и долговечными. От правильного выбора материала, а также его свойств зависит качество зубных мостов, коронок, имплантов, а значит, здоровье, комфорт и эмоциональное состояние пациентов.

В отличие от привычных материалов, главным преимуществом новинки, по словам её создателей, является способность самоадаптироваться к изменениям и повышать собственную жёсткость в том месте, где испытывается максимальная нагрузка. Происходит это без какого-либо внешнего вмешательства, например, со стороны специалистов [1]. Именно так, в отличие от традиционных синтетических материалов, ведет себя и природный прототип новинки — натуральная костная ткань. Учёным давно известно, что без физической нагрузки кости в организме человека ослабевают, а под нагрузкой, наоборот, крепнут. Похожими свойствами обладают и другие природные материалы, в том числе коралл, деревесина, чешуя рыб. Известно, что под действием факторов внешней среды они могут регулировать собственные механические свойства, повышая устойчивость и предупреждая возможность повреждений [4]. Это и стало источником вдохновения для авторов описанного исследования [1].

Сун Хун Кан, доцент кафедры машиностроения Института экстремальных материалов и Института нанобиотехнологий Университета Джона Хопкинса, вместе с коллегами попытались создать систему искусственных материалов, которые могли бы минерализироваться в ответ на возрастающую нагрузку [1]. Учёные погружали полимерные плёнки из нового материала в жидкость, имитирующую состав плазмы крови, после чего на поверхностях образовывались минералы. Меняя ионный состав жидкости, исследователи влияли и на состав минералов. Затем команда провела серию экспериментов с нагрузкой на разные участки плёнки. Было обнаружено, что образование минералов интенсивнее протекает там, где нагрузка выше [4].

По мнению учёных, результаты их исследований могут послужить основой для дальнейших разработок нового класса материалов для протезирования. Кроме того, эти изыскания помогут лучше понять, что происходит во время процесса регенерации костной ткани [4].

Список источников:

1. Johns Hopkins University. "Under pressure: New bioinspired material can 'shapeshift' to external forces." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 April 2020. // URL www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200417114438.htm. (дата обращения: 08.06.2020).

2. Клинические рекомендации (протоколы лечения) при диагнозе полное отсутствие зубов (полная вторичная адентия, потеря зубов вследствие несчастного случая, удаления или локализованного пародонтита) // Утверждены Постановлением № 15 Совета Ассоциации общественных объединений «Стоматологическая Ассоциация России» от 30 сентября 2014 года. // URL http://www.e-stomatology.ru/director/protokols/protokols_30-09-2014/2_full_absent.doc (дата обращения: 08.06.2020).

3. Клинические рекомендации (протоколы лечения) при диагнозе частичное отсутствие зубов (частичная вторичная адентия, потеря зубов вследствие несчастного случая, удаления или локализованного пародонтита) // Утверждены Постановлением № 15 Совета Ассоциации общественных объединений «Стоматологическая Ассоциация России» от 30 сентября 2014 года. // URL http://www.e-stomatology.ru/director/protokols/protokols_30-09-2014/7_part_absent.doc (дата обращения: 08.06.2020).

4. Santiago Orrego, Zhezhi Chen, Urszula Krekora, Decheng Hou, Seung‐Yeol Jeon, Matthew Pittman, Carolina Montoya, Yun Chen, Sung Hoon Kang. Bioinspired Materials with Self‐Adaptable Mechanical Properties. Advanced Materials, 2020; 1906970 DOI: 10.1002/adma.201906970.