nanotechnologia w stomatologii preparaty z rodziny nanocare

NANOTECHNOLOGIA W STOMATOLOGII
PREPARATY Z RODZINY NANOCARE
Nanotechnologia to współcześnie jedna z najprężniej rozwijających się dziedzin technologii.
Materiały i substancje powszechnie występujące w skali makro po doprowadzeniu do wielkości
nanometrycznych uzyskują zupełnie nowe wyjątkowe właściwości. Najlepszym przykładem może być
srebro. Lecznicze właściwości srebra były znane już w czasach starożytnych. Zauważono, że
używanie naczyń pokrytych srebrem zabezpiecza organizm przed rozwojem groźnych chorób a
moneta srebrna wrzucona do mleka pozwala na dłużej zachować jego świeżość. W XX wieku drobno
zmielone srebro stosowano w przypadkach infekcji wirusowych, bakteryjnych i grzybiczych. Koloidalny
roztwór tego metalu stymulował gojenie ran skóry i innych tkanek miękkich. W ostatnich latach
obserwuje się coraz większe zainteresowanie srebrem nanocząsteczkowym. Srebro po rozdrobnieniu
do cząstek wielkości kilkudziesięciu atomów osiąga ogromną powierzchnię aktywną. Dzięki temu już
bardzo niewielka ilość nanocząstek posiada potencjał biobójczy setki razy większy od tej samej ilości
metalu w skali makro. Preparaty oparte na bazie nanosrebra wykazują niezwykłą skuteczność
działania przeciwdrobnoustrojowego. Jednocześnie niskie stężenie metalu gwarantuje całkowite
bezpieczeństwo ich stosowania. W ostatnim czasie osiągnięcia nanotechnologii znalazły
zastosowanie w stomatologii, gdzie zakażenia bakteryjne i grzybicze stanowią istotny problem.
Problem zakażeń wtórnych w stomatologii

Endodoncja
Celem leczenia przewodowego jest eliminacja patogenów z zakażonych kanałów
korzeniowych. Mechaniczne opracowanie kanałów nie pozwala skutecznie usunąć bakterii bytujących
w drobnych kanalikach zębiny. Stosuje się więc różnorodne środki płuczące (m.in. podchloryn sodu,
chlorheksydyna), dezynfekuje się kanały przy użyciu ozonu i w razie potrzeby zakłada czasowe
opatrunki wewnątrzkanałowe. Podchloryn sodu ma silne właściwości bakteriobójcze, usuwa warstwę
mazistą, tkankę martwą i biofilm bakteryjny. Jego wadą jest toksyczność, nieskuteczność wobec E.
faecalis. Poza tym podchloryn nie zabezpiecza kanałów przed rozwojem bakterii po zakończonym
leczeniu. Działanie chlorheksydyny jest przedłużone nawet do kilku dni po leczeniu, natomiast
powoduje ona wiele efektów ubocznych (m.in. przebarwienia zębów, podrażnienia, reakcje
uczuleniowe), które nie zachęcają do jej stosowania. Podchloryn i chlorheksydyna są wrażliwe na
obecność tkanki organicznej. Wysięk ropny i resztki komórek bakteryjnych powodują ich szybką
neutralizację. Czasem, w celu eliminacji jak największej liczby bakterii zakłada się do kanałów
czasowe opatrunki zawierające chlorheksydynę lub wodorotlenek wapnia. Wiele badań dowodzi, że
opatrunki takie są nieskuteczne i utrudniają oczyszczenie powierzchni kanału przed założeniem
ostatecznego wypełnienia, co ma negatywny wpływ na jego przyleganie do ściany zębiny. Opatrunki
przedłużają czas leczenia i zwiększają ryzyko zakażenia wtórnego, gdyż każde ponowne otwarcie
zęba umożliwia bakteriom jamy ustnej dostanie się do kanałów. Używane powszechnie materiały do
wypełnienia kanałów nie dają gwarancji szczelnego dopasowania do ścian zębiny. W wyniku
mikroprzecieku mikroorganizmy dostają się do wnętrza kanałów powodując stan zapalny.
Enterococcus faecalis oraz Candida albicans to gatunki najczęściej izolowane z kanałów
korzeniowych po leczeniu zakończonym niepowodzeniem. Za zakażenia wtórne w endodoncji
odpowiada jednak znacznie więcej gatunków bakterii i grzybów, niektóre z nich nie zostały do tej pory
opisane i sklasyfikowane, dla innych nie opracowano metody tradycyjnej hodowli mikrobiologicznej.
Ponadto mikroorganizmy zasiedlające kanały korzeni zębowych mają tendencję do tworzenia biofilmu,
który chroni je przed niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi. Bakterie w biofilmie wykazują obniżony
metabolizm, zwiększoną odporność i wirulencję. Z tego względu trudno skutecznie z nimi walczyć.

Stomatologia zachowawcza i protetyka
Próchnica wtórna jest głównym problemem pojawiającym się po leczeniu zachowawczym
zębów. Jej przyczyną są bakterie wnikające pod wypełnienie poprzez mikroszczelinę tworzącą się
między materiałem kompozytowym a ścianą ubytku. Szczelina brzeżna powstaje w efekcie skurczu
polimeryzacyjnego kompozytu. Dodatkowo ogromne siły wywierane na ząb podczas żucia wpływają
negatywnie na połączenie kompozytu z zębiną. Prowadzone są liczne badania mające na celu
opracowanie metody leczenia, która eliminowałaby ryzyko powstawania szczeliny brzeżnej. Jednym z
czynników mających wpływ na wartość skurczu polimeryzacyjnego jest tzw. czynnik kształtu (ang. Cfactor), definiowany jako stosunek powierzchni kompozytu związanej z zębiną do powierzchni wolnej.
Im większa jest wartość C-factor tym większa szczelina tworzy się podczas polimeryzacji materiału. W
celu uzyskania najlepszego dopasowania zaleca się wykonywanie możliwie najbardziej płaskich
wypełnień. Wielkość skurczu kompozytów zależy również od techniki naświetlania. Naświetlanie
stopniowe (rozpoczynając od światła o mniejszej intensywności) pozwala wydłużyć fazę półpłynną
kompozytu, co redukuje naprężenia i wpływa pozytywnie na dopasowanie brzeżne. Inną metodą
zmniejszenia ostatecznych wymiarów mikroszczeliny jest nakładanie kompozytu techniką
wielowarstwową. Producenci kompozytów tworzą coraz nowsze systemy zwiększające siłę wiązania
materiałów z zębiną. Pomimo starań, nie udało się jednak opracować metody, która gwarantowałaby
idealnie szczelne dopasowanie kompozytu do ściany zęba. Nieunikniony jest więc przeciek
mikroorganizmów pod wypełnienia, co po pewnym czasie prowadzi do powstania ubytków
wymagających ponownego leczenia.
Podobnie problem mikroprzecieku dotyczy leczenia protetycznego. W wyniku sił nacisku
podczas żucia następuje wykruszanie cementów stosowanych do osadzania koron, licówek, mostów,
nakładów. Poprzez szczeliny bakterie jamy ustnej swobodnie wnikają pod protezy stałe powodując
rozwój próchnicy wtórnej w obrębie zębów filarowych.
Nanocare Plus i Nanocare Gold – nanotechnologia dla stomatologii
Nanocare Plus Silver Gold oraz Nanocare Gold to najnowsze preparaty stomatologiczne na
bazie nanocząstek srebra z dodatkiem nanozłota. Nanocare Plus przeznaczony jest do końcowego
płukania kanałów korzeniowych podczas leczenia endodontycznego. Nanocare Gold posiada wyższe
stężenie nanocząstek i jest przeznaczony do stosowania bezpośrednio przed założeniem wypełnienia,
osadzeniem korony, mostu, licówki, wkładu i nakładu. Zadaniem preparatów jest ochrona leczonych
zębów przed rozwojem bakteryjnych i grzybiczych zakażeń wtórnych.
Dokładne oczyszczenie kanałów korzeniowych zębów za pomocą dostępnych na rynku
środków płuczących nie gwarantuje sterylności kanałów w przyszłości. Nawet najbardziej precyzyjnie
wykonane wypełnienia czy protezy stałe nie zapewniają ścisłego przylegania uzupełnień do ścian
zębiny. Najlepszy i najbardziej doświadczony stomatolog nie ma wpływu na trwałość stosowanych
współcześnie materiałów do wypełnień kanałów i ubytków. Główną wadą gutaperki używanej w
endodoncji oraz kompozytów stosowanych w leczeniu zachowawczym jest skurcz podczas
przechodzenia z fazy plastycznej w stałą. Skurcz powoduje powstanie mikroszczeliny między
wypełnieniem a ścianą ubytku. Dodatkowo ogromne siły żucia powodują rozszczelnianie wypełnień
oraz powstawanie szczelin w cementach stosowanych do osadzania protez stałych. Poprzez szczeliny
mikroorganizmy jamy ustnej wnikają pod wypełnienia. Współczesna technologia stomatologiczna nie
jest w stanie zapobiec temu zjawisku. W efekcie po kilku latach od wizyty w gabinecie dentystycznym
w leczonym zębie rozwija się stan zapalny lub próchnica wtórna.
Preparaty z rodziny Nanocare mają za zadanie ochronić ząb przed rozwojem bakterii i
grzybów przetrwałych na powierzchniach zębów po procedurze leczenia lub dostających się do
kanałów, jamy ubytku lub pod protezy stałe w wyniku mikroprzecieku.
Badania in vitro potwierdziły skuteczność preparatów z rodziny Nanocare wobec
mikroorganizmów odpowiedzialnych za zakażenia wtórne. Nanocare Plus hamuje rozwój szczepów E.
faecalis i C. albicans, wobec których nieskuteczna jest chlorheksydyna. Ponadto preparat wykazuje
działanie przeciwko bakteriom izolowanym z kanałów korzeniowych po płukaniu podchlorynem sodu
(5,25%). Nanocare Gold posiada właściwości statyczne wobec bakterii wchodzących w skład
mikroflory jamy ustnej, m.in. wobec bakterii próchnicowych S. sanguinis. Ponadto wstępne badania
wytrzymałościowe wykazały, że preparat Nanocare Gold zwiększa adhezję kompozytu do zębiny,
zwiększając tym samym trwałość wypełnień.
Na czym polega mechanizm działania preparatów na bazie nanocząstek?
Metaliczne koloidalne nanosrebro zawarte w preparatach Nanocare posiada powierzchniowe
ładunki elektryczne dodatnie (niejonowe), dzięki czemu cząstki wykazują adhezję do ujemnie
naładowanych powierzchni komórek bakterii. Nanosrebro przylegające do ściany komórek bakterii
powoduje destabilizację zewnętrznych struktur i hamuje działanie enzymów odpowiedzialnych za
oddychanie komórkowe. Ze względu na bardzo małe rozmiary nanosrebra (ok. 5 nanometrów) może
ono swobodnie wnikać do komórek bakterii i grzybów. Zakres wielkości bakterii to 350-1000 nm,
komórki drożdży najczęściej spotykane w jamie ustnej osiągają rozmiary do kilku µm. Nanocząstki po
wniknięciu do komórki wbudowują się w strukturę DNA zaburzając jego replikację i transkrypcję. W
rezultacie obserwuje się zahamowanie funkcji komórki (efekt statyczny). Oddziaływanie z materiałem
genetycznym tłumaczy skuteczność nanosrebra wobec wirusów. Dodatkowo nanocząstki srebra
powodują denaturację białek mikroorganizmów.
Nanocząstki srebra wykazują szerokie spektrum działania wobec różnych gatunków
mikroorganizmów patogennych. Badania naukowe wykazały skuteczność nanosrebra wobec 99,9%
bakterii i grzybów. Stosowanie preparatów Nanocare Plus oraz Nanocare Gold jest uzasadnione,
biorąc pod uwagę, że za choroby zębów odpowiada ogromna liczba mikroorganizmów. Niektóre z nich
do tej pory nie zostały poznane i opisane.
Przeciwdrobnoustrojowe działanie metalicznego nanosrebra oparte jest na mechanizmach
fizycznych a nie chemicznych. Dzięki temu mikroorganizmy nie są w stanie wykształcić oporności na
nanometryczne cząstki srebra. To sprawia, że preparaty na bazie nanocząstek otwierają nową erę
walki z mikroorganizmami. Do tej pory antybiotykoterapia była najlepszą metodą leczenia zakażeń.
Jednak skuteczność stosowania antybiotyków ze względu na coraz częściej spotykaną oporność
mikroorganizmów pozostawiała wiele do życzenia. Przewaga nanocząstek nad antybiotykami jest pod
tym względem nie do przecenienia.
Z czego wynika trwała aktywność powłoki nanosrebra?
Zastosowanie preparatów podczas leczenia pozwala pokryć powierzchnię zęba warstwą
nanocząstek srebra i złota. Nanocząsteczkowa powłoka jest trwała, gdyż nie ma możliwości
wypłukania jej z wąskich szczelin znajdujących się między wypełnieniem czy protezą stałą a ścianą
zęba. Przeciwdrobnoustrojowa aktywność nanocząstek obserwowana jest tak długo, dopóki
nanocząstki pozostają w miejscu przeznaczenia. Wynika to ze stabilności nanosrebra. Nanocząstki
zawarte w preparatach Nanocare mają charakter niejonowy, dzięki czemu nie są reaktywne. Oznacza
to, że w kontakcie z innymi preparatami stosowanymi podczas leczenia oraz z tkankami i płynami
ustrojowymi pacjenta nie następuje neutralizacja cząstek czy wytrącanie nieaktywnych biologicznie
osadów. Niechemiczny mechanizm oddziaływania nanocząstek z komórkami mikroorganizmów
sprawia, że nie ulegają one „zużyciu”. Ich początkowa ilość na stałe pozostaje na powierzchni zęba
wykazując trwałą aktywność biostatyczną. Dodatkowo, w przypadku nanosrebra nie obserwuje się
efektu fotograficznego, czyli utraty aktywności pod wpływem światła. Opisane wyżej cechy
nanocząstek obecnych w preparatach Nanocare powodują, że ich aplikacja podczas leczenia
zapewnia trwałą ochronę zębów przez wiele kolejnych lat po wizycie w gabinecie stomatologicznym.
Bezpieczeństwo stosowania preparatów z rodziny Nanocare
Badania naukowe nie wykazały negatywnego wpływu nanocząstek na organizm człowieka.
Nanosrebro nie zagraża komórkom ludzkim, gdyż posiadają one błonę komórkową o innej budowie niż
powłoki mikroorganizmów. Metaliczne nanosrebro, w odróżnieniu od tego w postaci jonowej, nie
powoduje nekrozy tkanek żywych pacjenta. Kontakt niereaktywnego nanosrebra z krwią, tkankami i
preparatami stomatologicznymi nie powoduje powstania drażniących dla organizmu związków srebra.
Nanosrebro nie wywołuje powikłań, zatruć i reakcji ubocznych. Ponadto jego ilość w preparatach jest
niewielka, przy jednoczesnym zachowaniu ogromnej powierzchni aktywnej. Nanosrebro nie ulega
kumulacji w organizmie (nie wywołuje argyrii). Te cechy nanocząstek tłumaczą całkowite
bezpieczeństwo stosowania preparatów Nanocare. Nawet w przypadku przepchania wierzchołka
korzenia podczas leczenia endodontycznego lub wycieku substancji na tkanki miękkie pacjenta nie
obserwuje się żadnych negatywnych objawów. Jedynym efektem wycieku substancji poza wierzchołek
korzenia jest stymulacja gojenia tkanek okołowierzchołkowych. Stosowanie nanocząstek w walce z
mikroorganizmami jest zdecydowanie bardziej bezpieczne od antybiotykoterapii. W przeciwieństwie do
antybiotyków, nanocząstki mają działanie miejscowe, ich aktywność obserwowana jest w miejscu
aplikacji preparatu.
Literatura
(Artykuły dot. preparatów z rodziny Nanocare publikowane w prasie stomatologicznej)
Borczyk R., Jaremczuk B., Puchała P. Ocena preparatu Nanocare Silver Plus – nanoera w
stomatologii (cz. I). e-Dentico 3(15)/2007: 64-72.
Borczyk R., Pietranek K. Grzybobójcze właściwości Nanocare Plus. Ocena właściwości preparatu.
Twój Przegląd Stomatologiczny 1-2/2009: 28-32.
Borczyk R., Pietranek K., Maćkowiak K. Wykorzystanie preparatu Nanocare Plus w implantologii.
Magazyn Stomatologiczny 4/2009: 70-76.
Borczyk R., Pietranek K., Maćkowiak K., Borczyk T. Nanocare Gold. Wpływ preparatu na siłę wiązania
kompozytu z zębiną. Twój Przegląd Stomatologiczny 9/2009: 51-54.
Borczyk R., Pietranek K. Preparat Nanocare Gold w zapobieganiu próchnicy wtórnej. Magazyn
Stomatologiczny 10/2009: 62-66.
Borczyk R., Pietranek K. Nowa era w walce z zakażeniami wtórnymi. Twój Przegląd Stomatologiczny
12/2009: 72-76.
Borczyk R., Maćkowiak K. Wpływ podkładu Nanocare Gold na trwałość wypełnień kompozytowych.
Twój Przegląd Stomatologiczny 6/2010: 78-83.