Wsn130511

Термин "наностоматология" впервые появился лет десять назад. Правда, тогда речь шла о некоей полуутопической модели медицины будущего, когда лечить зубы - сверлить и ставить пломбы - с недостижимой для человека точностью будут крохотные (даже не микроскопические, а наноскопические) роботы. Реализовать эти представления пока не удалось, но повышенное внимание к природной наноструктуре зубов может уже вскоре кардинально изменить нынешний подход к лечению кариеса.

Анизотропные зубные пломбы

Профессор Берт Мюллер (Bert Müller), директор Центра биоматериаловедения при Базельском университете, говорит: "Сегодня при лечении кариеса поврежденные ткани зуба удаляют, кариозную полость препарируют и заполняют пломбировочным материалом. Материалы эти могут быть разные, но все они - изотропные, то есть обладают одинаковыми свойствами в любом направлении. Между тем, если бы мы пытались воссоздать исходную природную структуру зуба, то нам следовало бы использовать для пломб анизотропные материалы, то есть такие, свойства и структура которых зависят от направления".

На обычных рентгеновских снимках, какие сегодня делают в зубоврачебных клиниках и практиках, структура зуба видна лишь в общих чертах. Хорошо различимы лишь два основных слоя - белый наружный (это плотная и твердая эмаль с высоким содержанием минеральных солей) и серый внутренний (это более рыхлый и мягкий дентин). Однако о более тонкой структуре зубов еще совсем недавно было известно мало, говорит профессор Мюллер: "Если вы хотите получить более высокое разрешение, чем то, что позволяет всего лишь отличить эмаль от дентина, если вы хотите более детально разглядеть структуру эмали и дентина, вам понадобится очень интенсивное рентгеновское излучение. Гораздо более интенсивное, чем могут обеспечить стандартные рентгеновские аппараты".

Синхротроны в стоматологии

Базельские ученые воспользовались для этой цели чрезвычайно мощными источниками так называемого синхротронного излучения. Речь идет об электромагнитном излучении, испускаемом электронами, разгоняемыми до скоростей, близких к световой, в циклических ускорителях. В мощных синхротронах частота этого излучения приходится на рентгеновский диапазон, что и позволяет использовать его для исследования структуры твердого тела. Профессор Мюллер и его коллеги обратились в два синхротронных центра - немецкий DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) в Гамбурге и швейцарский SLS (Synchrotron Lichtquelle Schweiz) при Институте Пауля Шеррера в Виллингене. Организовать такое исследование было непросто, поскольку мировой спрос на мощные источники рентгеновского излучения намного превышает предложение.

Профессору Мюллеру пришлось ждать полгода, прежде чем такая возможность была ему предоставлена, но дело того стоило. Ученый получил множество послойных снимков зубов, которые затем, как это принято в компьютерной томографии, были сведены в единую трехмерную картинку. Высочайшее разрешение снимков впервые позволило увидеть крайне мелкие, измеряемые нанометрами, элементы внутренней структуры зубов. При этом обнаружилось, что в дентине кристаллы минеральных солей направлены перпендикулярно к вертикальной оси зуба, то есть более или менее параллельно жевательной поверхности коронки. А вот в эмали кристаллы (так называемые эмалевые призмы) ориентированы перпендикулярно к жевательной поверхности коронки.

Эмаль перпендикулярна к дентину

Таким образом, с кристаллами дентина кристаллы эмали образуют прямой угол. В будущем стоматологи должны будут при пломбировании зубов учитывать это обстоятельство, считает профессор Мюллер: "Поскольку эти наноструктуры ориентированы перпендикулярно друг к другу, было бы вполне логично делать пломбы для дентина и для эмали из анизотропных материалов, располагая их так, чтобы они по возможности точно воспроизводили природное строение зуба. Конечно, сегодня в стоматологии и так используются уже очень износостойкие материалы, однако учет еще и этого аспекта позволит, как мы надеемся, приблизить срок службы пломб к сроку службы природного зуба, а он может достигать многих десятков лет".

Собственно, придать пломбировочному материалу анизотропные свойства не так уж сложно. Гораздо сложнее расположить его в кариозной полости так, как того требует природа. Именно над решением этой задачи и трудятся сегодня ученые Базельского университета. "Конечно, это потребует немало времени, - признает профессор Мюллер. - Полагаю, тут скорее следует говорить о десятилетии, чем предаваться иллюзии, будто все получится уже завтра".

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман