Πώς τα νανορομπότ φέρνουν το τέλος της οδοντόβουρτσας

Φανταστείτε έναν κόσμο όπου θα μπορείτε να αναγεννήσετε ένα χαμένο δόντι με ένα μόνο φάρμακο και όπου μικρορομπότ θα πλένουν τα δόντια σας κάθε βράδυ.

Αυτό το μέλλον πλησιάζει, υποστηρίζουν επιστήμονες. «Ψάχνουμε πραγματικά για μία ανατρεπτική τεχνολογία», λέει ο Δρ Hyun Michel Koo, συνιδρυτής και διευθυντής του Κέντρου Καινοτομίας και Οδοντιατρικής Ακριβείας στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνιας.

Μικρορομπότ για τον καθαρισμό δοντιών

Στο πλαίσιο της έρευνας τους οι ειδικοί επιχειρούν να δημιουργήσουν ένα σμήνος μικρορομπότ, το οποίο θα μπορούσε να πλένει τα δόντια μας.

Πρόκειται για μια λύση τρία σε ένα, λέει ο δρ. Hyun Michel Koo, διευθυντής του Κέντρου Καινοτομίας και Οδοντιατρικής Ακριβείας στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια. «Με ένα αυτοματοποιημένο σύστημα, το σμήνος λειτουργεί ως οδοντόβουρτσα, οδοντικό νήμα και στοματικό διάλυμα μαζί».

Ο Koo και ο Edward Steager, ανώτερος ερευνητής στη Σχολή Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, ηγήθηκαν της ανάπτυξης της τεχνολογίας των μικρορομπότ για πλύσιμο των δοντιών, η οποία χρησιμοποιεί μικροσκοπικά σωματίδια γνωστά ως νανοσωματίδια και στην προκειμένη περίπτωση από ενώσεις οξειδίου του σιδήρου.

Αυτά τα νανοσωματίδια έχουν εγκριθεί από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) των ΗΠΑ για χρήσεις από την απεικόνιση έως τη βαφή τροφίμων, χάρη στην ικανότητά τους να παίρνουν κόκκινη, κίτρινη ή καφέ απόχρωση. «Μπορείτε να τα φάτε, δεν θα πάθετε τίποτα», λέει ο Koo.

Αυτά τα σωματίδια μπορούν επίσης να ενωθούν για να σχηματίσουν ένα μικρορομπότ, μια μικρή συσκευή που μπορεί να ολοκληρώσει μια σύνθετη εργασία.

Όσον αφορά την οδοντόβουρτσα, μαγνήτες καθοδηγούν τα σμήνη των μικρορομπότ ώστε να σχηματίσουν διαφορετικά σχήματα, από τρίχες για βούρτσισμα μέχρι μια επιμήκη κλωστή για οδοντικό νήμα.

Με το πάτημα ενός κουμπιού, η στοματική ρουτίνα αυτοματοποιείται με τον προγραμματισμό του πότε και πού ενεργοποιούνται αυτοί οι μαγνήτες.

Αυτή τη στιγμή υπάρχουν δύο πρωτότυπα: μια συσκευή που μοιάζει με μασελάκι και μια συσκευή που μοιάζει με οδοντόβουρτσα.

Ενεργοποιώντας τους μαγνήτες εγχέετε στο στόμα ένα διάλυμα που περιέχει τα μικρορομπότ και υπεροξείδιο του υδρογόνου (οξυζενέ).

Τα μικρορομπότ δρουν σαν απολυμαντικό στοματικό διάλυμα όταν συνδυάζονται με υπεροξείδιο του υδρογόνου. Ενεργοποιώντας το χημικά, τα νανοσωματίδια σκοτώνουν τα βακτήρια και διασπούν την πλάκα πιο αποτελεσματικά από ό,τι το στοματικό διάλυμα από μόνο του, λέει ο Koo.

Το σύστημα μπορεί να αφαιρέσει το 100% της πλάκας σε ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο μοντέλο ανθρώπινων δοντιών και ούλων και το 80% σε δοκιμές σε ζώα.

Μάλιστα, οι ειδικοί ελπίζουν να βελτιώσουν τον τελευταίο αριθμό καθώς ολοκληρώνουν τις δοκιμές τους σε ζώα μέχρι το τέλος του 2024.

Το σημερινό πρωτότυπο θα κόστιζε λιγότερο από μια φανταχτερή ηλεκτρική οδοντόβουρτσα, λέει ο Koo.

Αυτό εκτιμάται με βάση το γεγονός ότι η συσκευή χρησιμοποιεί απλά ηλεκτρονικά και χαμηλού κόστους νανοσωματίδια που μπορούν να φτιάξουν στο εργαστήριό τους.

Τα βακτήρια του στόματος ως φάρμακο

Την ίδια στιγμή, ειδικοί επιχειρούν αντιμετώπιση της ουλίτιδας και της τερηδόνας με έναν τελείως διαφορετικό τρόπο.

«Τα βακτήρια του στόματος ενός ανθρώπου μπορεί να είναι και το φάρμακο κάποιου άλλου». Αυτή είναι η ιδέα πίσω από τις μεταμοσχεύσεις στοματικού μικροβιώματος, δηλαδή τις μεταφορές βακτηρίων από το στόμα ενός υγιούς δότη σε έναν ασθενή.

Επιστήμονες του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια και του Πανεπιστημίου της Αδελαΐδας πιστεύουν ότι αυτή η θεραπεία θα μπορούσε μια μέρα να περιορίσει την τερηδόνα και τις ασθένειες των ούλων.

Ο καθένας μας έχει περίπου 200 είδη βακτηρίων στο στόμα του, με την ακριβή κατανομή να εξαρτάται από τη διατροφή, τη γενετική και τον τρόπο ζωής, σύμφωνα με τη Laura Weyrich, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Penn State, η οποία ηγείται της ομάδας που αναπτύσσει αυτή τη θεραπεία.

Διαφορετικά βακτήρια μπορούν είτε να προκαλέσουν στοματικές παθήσεις είτε να τις προλάβουν.

Η ομάδα αναζητούσε επί δύο χρόνια έναν «σούπερ δότη» (κάποιον με την καλύτερη ισορροπία καλών και κακών βακτηρίων του στόματος και χωρίς τερηδόνα ή ασθένεια των ούλων).

Τελικά επέλεξαν έναν νεαρό ενήλικα που βουρτσίζει τα δόντια του μόνο μία φορά την ημέρα, δεν χρησιμοποιεί ποτέ οδοντικό νήμα και δεν έχει επισκεφθεί οδοντίατρο εδώ και πέντε χρόνια και παρόλα αυτά δεν έχει κανένα θέμα στοματικής υγείας.

Το μικροβίωμα αυτού του ατόμου ήταν τόσο υγιές, που οι συνήθειες στοματικής υγιεινής δεν είχαν σημασία, λέει η δρ. Sonia Nath, ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας.

Οι επιστήμονες πήραν την πλάκα (το περίβλημα που καλύπτει τα δόντια και τα ούλα) από το στόμα του δότη, την ανακάτεψαν με τζελ και την έβαλαν σε δόντια αρουραίων.

Οι αρουραίοι παρουσίασαν σημαντική μείωση της τερηδόνας των δοντιών και έτσι η ομάδα στοχεύει να ξεκινήσει κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους το 2025.

Πέρα από το να διαπιστώσουν αν η μεταμόσχευση λειτουργεί στους ανθρώπους, οι ερευνητές μελετούν αν η ίδια μεταμόσχευση θα λειτουργήσει σε διαφορετικές δημογραφικές ομάδες και πόσο συχνά πρέπει να ανανεώνεται.

Η θεραπεία πιθανότατα θα πρέπει να αποθηκεύεται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και οι επιστήμονες οραματίζονται μια εφαρμογή κάθε λίγους μήνες σε ένα οδοντιατρείο.

«Παίρνετε μια γρήγορη μεταμόσχευση και μετά έχετε τακτοποιήσει το στόμα σας», λέει η Laura Weyrich, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο Penn State, η οποία ηγείται της ομάδας που αναπτύσσει αυτή τη θεραπεία.

Φάρμακο για την ανάπτυξη των δοντιών

Ένα καινοτόμο φάρμακο θα μπορούσε να αναγεννήσει τα δόντια που λείπουν.

Σε ποντίκια με συγγενή αγενεσία δοντιών (μια κατάσταση όπου τα δόντια απουσιάζουν ως αποτέλεσμα αποτυχημένης ανάπτυξης) μια ενδοφλέβια ένεση αυτού του φαρμάκου επέτρεψε τη δημιουργία δοντιών.

Το νέο φάρμακο είναι ένα αντίσωμα σχεδιασμένο να μπλοκάρει μια πρωτεΐνη που ονομάζεται USAG-1 και η οποία κανονικά εμποδίζει την ανάπτυξη επιπλέον δοντιών.

Ο αποκλεισμός της πρωτεΐνης, επιτρέπει την ωρίμανση των οδοντικών οφθαλμών, του πρώτου σταδίου του σχηματισμού των δοντιών.

«Ένα μόριο έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει ένα ολόκληρο δόντι», λέει ο Katsu Takahashi, επικεφαλής του τμήματος Οδοντιατρικής και Στοματικής Χειρουργικής στο Νοσοκομείο Kitano στην Οσάκα της Ιαπωνίας, ο οποίος ηγείται του προγράμματος.

Η πρώτη δοκιμή της ομάδας του σε ανθρώπους, που προγραμματίζεται για το φθινόπωρο, θα δοκιμάσει την ασφάλεια και όχι την ανάπτυξη των δοντιών σε υγιείς ενήλικες.

Εάν αυτή η δοκιμή επιτύχει, θα προχωρήσουν στη δοκιμή του φαρμάκου σε παιδιά ηλικίας 2 έως 7 ετών που τους λείπουν δόντια λόγω συγγενούς οδοντικής αγενεσίας.

Ο Takahashi λέει ότι τα παιδιά με αυτή την ασθένεια έχουν τις απαρχές των οδοντικών οφθαλμών που δεν αναπτύσσονται σωστά, λόγω γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων.

Η ομάδα υποθέτει ότι το φάρμακο θα μπορούσε να επιτρέψει το σχηματισμό μόνιμων δοντιών.

Η δοκιμή θα διαρκέσει τρία έως πέντε χρόνια, τον τυπικό χρόνο που χρειάζεται για να αναπτυχθεί ένα μόνιμο δόντι από το στάδιο του οφθαλμού στη γνάθο μέχρι την έκφυση μέσα από τα ούλα.

Η ομάδα θα συνεχίσει επίσης τη βασική της έρευνα με την ελπίδα να επεκτείνει τις πιθανές χρήσεις του φαρμάκου στους ενήλικες, λέει ο Takahashi.