محققان از دانشگاه کوئین مری لندن (بریتانیا) تکنیک جدیدی طراحی کرده اند که امکان کشت بافت های معدنی مانند مینای دندان را از پروتئین ها فراهم می کند.
سخت ترین بافت بدن ما مینای دندان است، لایه ای از هیدروکسی آپاتیت که دندان های ما را می پوشاند. این سختی کاملاً ضروری است زیرا به عنوان محافظ دندان باید برای مقاومت در برابر عناصر خشن، اسیدی یا داغی که از دهان عبور می کنند، آماده شود. اما این همچنین به این معنی است که مینای دندان پس از آسیب دیدگی قابل بازسازی نیست.
اما به نظر می رسد که از این به بعد ممکن است تغییر کند. همانطور که توسط مجله منتشر شده است ارتباطات طبیعتیک تیم بین المللی از مهندسان زیستی تکنیک بسیار آسانی را برای سنتز مواد آلی و کریستالی با ساختار مینا ایجاد کرده اند و در حال حاضر در حال آزمایش روش جدید در بازسازی دندان و استخوان هستند.
به گفته دندانپزشک و محقق فوق دکتری دانشگاه کوئین مری (لندن)، شریف الشارکاوی، نویسنده اول این مطالعه، زمانی که بیمار با شکایت از درد به کلینیک مراجعه می کند، به عنوان مثال هنگام نوشیدن نوشیدنی های سرد، دچار حساسیت دندانی می شود. معمولاً برای تسکین درد از نوعی لاک استفاده میکنیم که روی دندان را بپوشاند، اما خیلی مقاوم و بادوام نیست.» با این روش جدید، یک لایه پروتئینی روی دندان ها اعمال می شود که در تماس با بزاق، پوشش نازکی از مینای مصنوعی را تشکیل می دهد که بسیار سخت تر و بادوام تر از وارنیش است.
نکته کلیدی در این تکنیک این است که آنها یک ماده پروتئینی خاص ایجاد کرده اند که قادر به تحریک و هدایت رشد است نانو کریستال آپاتیت به روشی مشابه با نحوه ایجاد آن در فرآیند طبیعی تشکیل مینای دندان. دانشمندان از ماتریکسی از پروتئین ها شروع می کنند که در معرض محلول فسفات کلسیم قرار می گیرند که به طور طبیعی در بزاق انسان وجود دارد. این فعل و انفعال باعث می شود که آنها به طور خود به خود روی پروتئین های معدنی آپاتیت یا هیدروکسی آپاتیت رشد کنند، حتی اگر ماتریکس روی یک سطح نامنظم مانند دندان شکسته یا فرسوده باشد. همانطور که در طبیعت اتفاق میافتد، مینای مصنوعی ساختاری کریستالی دارد که در مقیاسهای مختلف، از سطح نانومتری تا ساختارهایی که با چشم انسان قابل مشاهده است، سازماندهی شدهاند. این سازماندهی سلسله مراتبی به کانی خاصیت سفتی، سختی و مقاومت در برابر اسید می دهد.
به گفته آلوارو ماتا، مهندس زیستی، مدیر این تحقیق، بخشی از زیبایی این کار این است که بسیار آسان است. پروتئین را در محلول قرار می دهیم و سپس آن را خشک می کنیم. اما فرآیندی وجود دارد که در طول خشک کردن انجام می دهیم که به ما امکان می دهد سفتی پروتئین را کنترل کنیم.. همچنین توضیح می دهد که یکی از اهداف اصلی در علم مواد یادگیری از طبیعت به منظور توسعه مواد مفید بر اساس کنترل دقیق بلوکهای سازنده مولکولی است. کلید اکتشافات ما امکان استفاده از پروتئین های نامنظم برای کنترل و هدایت فرآیند کانی سازی در مقیاس های مختلف بوده است. و به لطف این، ما تکنیکی را برای رشد آسان مواد مصنوعی توسعه دادهایم که از چنین معماریهایی بهصورت سلسله مراتبی در مناطق بزرگ و با قابلیت تنظیم خواص آنها تقلید میکند.
همانطور که نویسندگان اشاره می کنند، یافتن راهی برای بازسازی مینای دندان یکی از نیازهای اولویت دار در دندانپزشکی است. به همین دلیل، کنترل فرآیند کانی سازی شرح داده شده در این مطالعه بسیار مهم است که امکان ایجاد موادی را ارائه می دهد که بافت های سخت مختلف ارگانیسم را تقلید می کنند. این مورد عاج و حتی استخوان است. همانطور که نویسندگان نتیجه می گیرند، “کار ما این پتانسیل را دارد که در طیف گسترده ای از کاربردها در پزشکی احیا کننده استفاده شود».