Зубная щетка создает микрозаряды для борьбы с бактериями

Китайские ученые разработали зубную щетку с пьезоэлектрическими щетинками, которые при механическом воздействии генерируют активные формы кислорода. В ходе лабораторных исследований щетка продемонстрировала способность разрушать бактериальные биопленки, а в трехмесячном клиническом исследовании показала снижение зубного налета и воспаления десен. Результаты работы были опубликованы в журнале Science Advances. Об этом пишет портал N + 1.

Зубной налет представляет собой сложную биопленку, в которой микроорганизмы прикрепляются к поверхности зуба и друг к другу, образуя внеклеточный матрикс, характерный для ротовой полости. Обычные зубные щетки удаляют биопленки в основном механическим путем: щетинки счищают скопления бактерий и матрикс с поверхности зубов. Однако после чистки часть микроорганизмов остается во рту и может быстро образовать новую биопленку. Поэтому исследователи ищут методы дополнения механической очистки антибактериальным действием.

Под руководством Сюэхуэя Чжана и Сюляна Дэна из Пекинского университета была создана зубная щетка, щетинки которой изготовлены из поливинилиденфторида (PVDF) — полимера с пьезоэлектрическими свойствами. При механической деформации в этом материале возникает поляризация и разделение зарядов. Полимерные мононити были получены методом экструзии расплава и затем подвергнуты термической обработке для формирования необходимой структуры.

При чистке зубов щетинки изгибаются и деформируются. Возникающий на их поверхности заряд инициирует пьезокаталитические реакции, в результате которых образуются активные формы кислорода — гидроксильные радикалы OH* и супероксидные анион-радикалы O2*- . Эти соединения способны повреждать мембраны бактериальных клеток. Кроме того, по мнению авторов, электрический потенциал материала может затруднять прикрепление бактерий к щетинкам.

Исследователи проверили действие щетки на Streptococcus mutans, вызывающих кариес, и Porphyromonas gingivalis, провоцирующих заболевания десен. В лабораторных экспериментах щетинки из PVDF уничтожали эти бактерии более эффективно, чем обычные нейлоновые. В отдельном эксперименте на модели биопленки, выращенной на бычьей эмали, щетка удалила более 99 процентов бактериального скопления.

Далее ученые провели рандомизированные контролируемые испытания с участием 115 человек. Участников разделили на четыре группы: две использовали щетки с PVDF-щетинками разной толщины, а две — обычные нейлоновые. В течение трех месяцев добровольцы пользовались щетками с пастой по своему выбору и проходили осмотры. В группах с PVDF-щетками было зафиксировано значительное снижение зубного налета, воспалений десен и кровоточивости по сравнению с группами, использовавшими нейлоновые щетки.

Исследователи также проанализировали состав микробного сообщества зубного налета. В образцах из групп с PVDF наблюдалось снижение относительной численности нескольких видов бактерий, связанных с заболеваниями полости рта, включая S. mutans и P. gingivalis. В то же время некоторые представители обычной микрофлоры, такие как Lactobacillus rhamnosus и Streptococcus salivarius, стали встречаться чаще. Авторы предполагают, что патогенные бактерии оказались более чувствительными к окислительному стрессу. Однако они подчеркивают, что анализ микробного состава проводился на небольшой подвыборке, что требует дальнейшего изучения.

В лабораторных тестах не было обнаружено значительной токсичности материала для клеток десны, а имитация трехмесячного использования щетки не привела к увеличению шероховатости эмали. Тем не менее, авторы отмечают, что для оценки долгосрочной безопасности и эффективности необходимы более продолжительные исследования. Кроме того, пока сравнивали новую щетку только с обычными нейлоновыми, а не с электрическими или другими специализированными щетками, а также не рассматривали совместное действие щетки и пасты.

Ранее австралийские медики выяснили, что чистка зубов пациентами снижает частоту развития внутрибольничной пневмонии примерно на 60 процентов.

Больше новостей и эксклюзивных видео смотрите в канале Самара Онлайн 24 в MAX

Читайте также: