在蛀牙开始前就阻止它——而不是杀死细菌

2020-11-04 173细菌

在蛀牙开始前就阻止它——而不是杀死细菌。口腔细菌在牙科保健师从病人牙齿上刮去牙菌斑的那一刻就开始行动了。吃糖或其他碳水化合物会使细菌迅速重建这种坚韧而粘稠的生物膜,并产生酸腐蚀牙釉质,导致蛀牙。科学家们现在报告了一种新的铈纳米颗粒制剂,它可以在牙医诊所应用到牙齿上,从而在某一天阻止牙菌斑和龋齿的形成。

研究人员将于今天在美国化学学会(ACS)2020年秋季虚拟会议暨博览会上介绍他们朝着这一目标取得的进展。

研究背景

该项目首席研究员Russell Pesavento博士说,口腔中含有700多种细菌。它们包括帮助消化食物或保持其他微生物的有益细菌。它们还包括有害的链球菌种类,包括突变链球菌。清洁后不久,这些细菌就会粘在牙齿上并开始繁殖。以糖作为能量来源和构件,微生物逐渐形成一层坚韧的薄膜,不容易通过刷牙去除。当细菌继续代谢糖分时,它们会产生酸性副产品,溶解牙釉质,为蛀牙铺平道路。

在蛀牙开始前就阻止它——而不是杀死细菌

牙医和消费者可以用产品进行反击,包括抑制牙菌斑的斯坦尼氟化物,以及阻止现有蛀牙的硝酸银或二胺银氟化物。研究人员还研究了用氧化锌、氧化铜或银制成的纳米颗粒来治疗牙齿感染。据芝加哥伊利诺伊大学的Pesavento介绍,虽然像这样的杀菌剂在牙科中占有一席之地,但反复应用可能会导致牙齿染色和细菌耐药性。"另外,这些药剂没有选择性,所以它们会杀死口腔中的许多类型的细菌,甚至是好的细菌,"他解释说。

所以,Pesavento想找到一种不会不分青红皂白地杀死口腔中的细菌,并且有助于预防蛀牙,而不是事后治疗蛀牙的替代品。他和他的研究小组转向氧化铈纳米颗粒。其他团队曾研究过各种类型的氧化铈纳米颗粒对微生物的影响,不过只有少数人研究过它们在生物膜形成初期条件下对临床相关细菌的影响。那些这样做的人通过氧化-还原反应或pH值驱动的沉淀反应来制备纳米颗粒,或者从商业来源购买纳米颗粒。他说,之前的那些配方要么没有效果,甚至在实验室测试中促进了生物膜的生长。

但Pesavento坚持不懈,因为纳米颗粒的特性和行为至少部分取决于它们的制备方式。他的团队通过将硝酸铈铵或硫酸盐溶解在水中来生产他们的纳米颗粒。其他研究人员之前也曾用这种方法制作过颗粒,但没有测试过它们对生物膜的影响。当研究人员在生长培养基中播种有S.mutans的聚苯乙烯板,并在氧化铈纳米颗粒溶液存在的情况下给细菌喂糖时,他们发现,与没有纳米颗粒的板子相比,该配方使生物膜的生长减少了40%,尽管他们无法解除现有的生物膜。在类似的条件下,硝酸银--牙科医生使用的一种已知的抗龋齿剂--对生物膜的生长没有任何影响。

优势和意义

在蛀牙开始前就阻止它——而不是杀死细菌,"我们的治疗方法的优势在于,它看起来对口腔细菌的危害较小,在很多情况下并没有杀死它们,"Pesavento说。相反,纳米颗粒只是防止微生物粘附在聚苯乙烯表面并形成粘附性生物膜。此外,纳米颗粒在培养皿中对人类口腔细胞的毒性和代谢影响也小于硝酸银。

Pesavento在7月份获得了一项专利,他希望将纳米颗粒与增强牙釉质的氟化物结合在一起,制成一种配方,牙医可以将其涂在患者的牙齿上。但是,他指出,在实现这一概念之前,必须做很多工作。目前,该团队正在试验用涂料将纳米颗粒稳定在中性或略带碱性的pH值--比起目前的酸性溶液,更接近唾液的pH值,对牙齿更健康。他的团队还开始对与牙龈炎发展有关的细菌进行研究,并发现一种特殊的涂层纳米粒子在类似条件下,在限制粘附性生物膜的形成方面胜过雄性氟化物。Pesavento和他的团队将继续测试这种治疗方法在口腔中通常存在的其他细菌菌株的情况下的效果,以及测试其对下消化道人体细胞的影响,以便更好地了解患者的整体安全性。

引用

American Chemical Society. "Stopping tooth decay before it starts -- without killing bacteria." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 August 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200817104311.htm.

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