Зубные имплантаты — это штифты, обычно сделанные из титана, которые хирургическим путем вставляются в челюстную кость и покрываются искусственными зубами. Имплантаты в большей степени, чем протезы или мосты, имитируют внешний вид естественных зубов. В то время как большинство зубных имплантатов работают успешно, небольшой процент не работает и либо выпадает, либо подлежит удалению. Ученый из Мичиганского технологического университета хочет снизить этот показатель до нуля с помощью нанотехнологий.
«Зубные имплантаты могут значительно улучшить жизнь людей, которые в них нуждаются», — сказал Толоу Шокухфар, доцент кафедры машиностроения. «Но есть два основных вопроса, которые беспокоят стоматологов: инфекция и отделение от кости».Рот — грязное место, поэтому после операции по имплантации возникает риск бактериальных инфекций, и иногда кость не может надежно зажить вокруг устройства. Поскольку челюстные кости несколько тонкие и нежные, замена вышедшего из строя имплантата может быть сложной, не говоря уже о дорогой. Обычно стоматологи берут от 2000 до 4000 долларов за установку одного имплантата, и эта процедура редко покрывается страховкой.
Представляем наноматериал, который может бороться с инфекцией, улучшать заживление и помогать зубным имплантатам прослужить всю жизнь: нанотрубки из диоксида титана.Шокухфар сейчас работает с Кортино Сукотджо, клиническим доцентом стоматологического колледжа Иллинойского университета в Чикаго (UIC) над зубным имплантатом с поверхностью, изготовленной из нанотрубок TiO2, но она создает и тестирует их в течение нескольких лет. «Мы провели тесты на токсичность нанотрубок, и они не только не убивали клетки, но и способствовали их росту», — сказала она.
Она уже продемонстрировала, что костные клетки растут более энергично и лучше прилипают к титану, покрытому нанотрубками TiO2, чем к обычным титановым поверхностям. Это могло бы сохранить больше зубных имплантатов.Нанотрубки также могут быть системой доставки лекарств.
Команда Шокухфара в сотрудничестве с Александром Яриным, профессором кафедры машиностроения и промышленной инженерии UIC, загрузила нанотрубки TiO2 противовоспалительным лекарственным средством напроксеном натрия и продемонстрировала, что его можно высвобождать постепенно после операции по имплантации. Это гарантирует, что лекарство попадает туда, где оно необходимо, и снижает вероятность неприятных побочных эффектов, которые возникают при введении или пероральном приеме лекарства.
Для борьбы с инфекцией в нанотрубки TiO2 также могут быть добавлены наночастицы серебра. Шокухфар и Крейг Фридрих, возглавляющие кафедру устойчивого дизайна и производства Ричарда и Бонни Роббинса в Michigan Tech, проводят исследования, пока еще не опубликованные, которые сосредоточены на ортопедических имплантатах, таких как искусственные бедра, но также применимы к зубным имплантатам. «Серебро обладает антимикробными свойствами, и мы можем получить дозу, которая убивает микробы, но не повреждает здоровые клетки и ткани», — сказала она. В частности, это может помочь предотвратить образование биопленок, обширных колоний бактерий, которые могут покрывать имплантаты и которые очень трудно уничтожить. Поверхность имплантата с нанотекстурой, покрытая наночастицами серебра, может предотвратить инфекцию на весь срок службы имплантата.
У нанотрубок TiO2 также есть косметическое преимущество: прозрачность. Это плюс для любого зубного имплантата, но особенно для нового типа из диоксида циркония, который некоторые пациенты выбирают, потому что он полностью белый.Шокухфар и Фридрих получили предварительный патент и работают с двумя больницами над дальнейшим развитием технологии и, в конечном итоге, лицензией на нее. Шокухфар ожидает, что имплантаты с новой нанотрубчатой поверхностью будут легко ассимилированы на рынке, поскольку титановые имплантаты, как стоматологические, так и ортопедические, имеют долгую историю. «Да, поверхность состоит из нанотрубок, но в основном нанотрубки представляют собой более толстую форму естественного оксида, который такой же, как белый пигмент, который вы найдете повсюду: в продуктах питания, зубной пасте, косметике, поливитаминных и мультиминеральных добавках, красках … всевозможные продукты », — сказала она.
И имплантаты, покрытые нанотрубками TiO2, будут выглядеть так же, как обычные имплантаты. «Хирургу не пришлось бы делать ничего другого», — сказала она.Для Шокухфара поверхность с нанотекстурой является прекрасным примером того, как маленькие вещи оказывают большое влияние, как в прямом, так и в переносном смысле. «Мы разрабатываем недорогую и простую в изготовлении поверхность, которая может во многих отношениях ускорить заживление», — сказала она. «Он может бороться с инфекцией, добавляя антимикробное серебро, и уменьшать воспаление, добавляя напроксен натрия. Также вероятно, что мы могли бы еще больше способствовать заживлению, включив фактор роста в нанотрубки TiO2.«Очень интересно работать над продуктом, который может иметь огромное значение для жизни людей».
Работа «Выживаемость нанотрубок TiO2 на поверхности костных винтов» принята журналом Surface Innovations. В нем описывается работа, показывающая, что специально обработанные нанотрубки TiO2 на поверхности ортопедических костных винтов выдерживают вставку и удаление в материале, имитирующем костную ткань.