Świecąc najjaśniejszym światłem na wrażliwe zęby
Głębsze zrozumienie nadwrażliwości zębiny (zębów)
Czy kiedykolwiek zastanawiałeś(-aś) się nad związkiem między wrażliwością zębów a rzymskimi artefaktami zakopanymi w rodzinnej wilii Juliusza Cezara?
Odpowiedź ma wielkość ośmiu boisk piłkarskich i generuje światło ponad miliard razy jaśniejsze niż słońce1. Witamy w świecie nauki o promieniowaniu synchrotronowym, w którym niezwykła technologia obrazowania rzuca mocne światło na wrażliwość zębiny (często określanej jako wrażliwość zębów), umożliwiając głębsze zrozumienie, jak działają preparaty na wrażliwość zębów.
Czytaj dalej, żeby dowiedzieć się więcej.
Co to jest Synchrotron?
W 2015 r. naukowcy wykorzystali jeden z największych ośrodków najjaśniejszego promieniowania rentgenowskiego na świecie, żeby odkryć napisy na starożytnych zwojach, zakopanych i zwęglonych w wyniku wybuchu Wezuwiusza w 79 roku AD.2 Zwoje z Herkulanum, odkopane w powiązanej z Juliuszem Cezarem willi w 1752 r., były zwęglone i kruche, a ich odczytanie – niemożliwe. Teraz – dzięki obrazowaniu z użyciem promieniowania rentgenowskiego wysokiej energii, za pomocą gigantycznego aparatu nazywanego synchrotronem – współcześni czytelnicy są bliscy zobaczenia tekstów z tak zwanej „niewidzialnej biblioteki”3. Niewidzialne staje się widzialne.
Dziś ta sama technologia jest wykorzystywana, żeby dowiedzieć się więcej o wrażliwości zębów – wyniki są podobnie odkrywcze. Światło synchrotronowe – sto miliardów razy jaśniejsze niż promieniowanie rentgenowskie wykorzystywane w medycynie – po raz pierwszy zostało wykorzystane przez naukowców do obrazowania głębszych warstw zębów i sprawdzenia, jak pasty do zębów z czasem wpływają na okluzję w zębinie. Sądzimy, że jest to przełomowe osiągnięcie. A także początek stopniowej zmiany w myśleniu o pastach do zębów.
Wrażliwość zębiny: punkt bólu
Wrażliwość zębiny występuje na całym świecie. Nawet jedna trzecia populacji osób dorosłych cierpi na to schorzenie, choć tylko około połowa z nich podejmuje jakieś działanie4. Liczby te zaskakują tym bardziej, że wystarczy tak prosta rzecz, jak wybór odpowiedniej pasty do zębów, żeby pozbyć się bólu. Teraz, dzięki pionierskim badaniom naukowym, zaczynamy coraz lepiej rozumieć, jak to się dzieje.
Badania dotyczące wrażliwości zębów prowadzone są od ponad stu lat. Większość z nich skupiała się na teorii hydrodynamicznej, według której główną przyczyną nadwrażliwości jest przemieszczanie się płynu w kanalikach zębinowych5,6. W badaniach oceniano, w jaki sposób pasty do zębów mogą powodować okluzję tych kanalików i blokować przepływ płynu. Zablokowanie przepływu płynu przez kanaliki zębinowe zapobiega pobudzeniu nerwów zębowych. Niemniej zobaczyć znaczy uwierzyć.
W ostatnich latach dzięki konwencjonalnym technikom obrazowania mogliśmy zobaczyć głębokość i trwałość okluzji zębiny szczotkowanych zębów. Nie byliśmy jednak w stanie oglądać, jak pasty do zębów wpływają na okluzję na przestrzeni czasu, w wymiarze przestrzennym. A jest to bardzo trudne zadanie – kanalik ma średnicę jednej pięćdziesiątej średnicy włosa, a do tego w jednym zębie znajduje się około 30 000 kanalików! Monitorowanie wpływu pasty do zębów na taką złożoną mikrostrukturę stało się możliwe dzięki zupełnie nowemu podejściu i najnowocześniejszej technologii.
Duży krok naprzód zrobiła firma GSK Consumer Healthcare, w której determinacja w pogłębianiu wiedzy naukowej na temat wrażliwości zębów przekłada się na stałe udoskonalanie produktów linii Sensodyne. Ta determinacja doprowadziła nas do Europejskiego Ośrodka Promieniowania Synchrotronowego (ESRF) w Grenoble, w którym mieści się jeden z największych synchrotronów na świecie – żeby poszerzyć granice w zrozumieniu technologii działania past do zębów.
Dr Christabel Fowler, dyrektor ds. innowacji w Oral Health R&D w GSK Consumer Healthcare, wyjaśnia, dlaczego:
„Stale dokładamy starań, żeby udoskonalać nasze produkty. Wykorzystujemy wszelką dostępną wiedzę naukową, żeby zapewnić ochronę i ulgę osobom cierpiącym na nadwrażliwość zębiny. Prace z użyciem synchrotronu służą temu celowi. Chcemy opracować nowe techniki, które umożliwią dokładniejszą analizę budowy zęba i ocenę sposobu działania naszych produktów. Jeśli będziemy mogli dokładnie zobrazować, w jaki sposób pasta do zębów działa, dentyści i higieniści stomatologiczni będą lepiej rozumieć podstawy naukowe działania naszych produktów, a tym samym będą mogli pomagać pacjentom w wyborze pasty, która uwolni ich od bólu związanego z wrażliwością zębów”.
Wiemy od naszych partnerów-ekspertów, że zrozumienie sposobu działania pasty do zębów może przełożyć się na bardziej owocne konsultacje pacjentów. Nowojorska dentystka, dr Liz Mitrani, powiedziała: „Zrozumienie podstaw naukowych działania pasty do zębów pozwala mi polecać ją z pełnym przekonaniem. Mogę sobie wyobrazić, jak działa i wyjaśnić pacjentowi, w jaki sposób stosowanie tej pasty rozwiąże jego problemy. Dzięki temu zwiększa się prawdopodobieństwo, że będzie stosował pastę w odpowiedni sposób”.
To duży bonus. Motywacja, jaka stała za decyzją, żeby udać się do ESRF była następująca – pomóc dentystom zobaczyć to wszystko z mikroskopową dokładnością.
Synchrotron a nauka
ESRF jest drogowskazem dla najnowszej nauki, a światło synchrotronowe przynosi najbardziej przełomowe odkrycia na świecie. Na przykład laureaci nagrody Nobla wykorzystali ESRF do poznania budowy rybosomu7. Bez rybosomów nie ma życia. Bez synchrotronu poznanie budowy rybosomu nie byłoby możliwe. ESRF odgrywa też ważną rolę w rozwoju leków przeciwwirusowych i w badaniach nad szczepionkami przeciwko COVID-198.
Dzięki wyjątkowym właściwościom promieniowania rentgenowskiego, wytwarzanego przez synchrotron, odkrywamy wszystkie tajemnice dotyczące wirusów i kluczowych dla życia narządów, baterii, szkła, a także zwojów z Herkulanum. Teraz, w badaniach naukowych, których nigdy wcześniej nie prowadzono, ESRF rzuca nowe światło na zęby – możemy zobaczyć, co dzieje się w kanalikach w wymiarze 3D, na przestrzeni czasu, po zastosowaniu pasty Sensodyne Odbudowa i Ochrona.
Jak długo bada się ząb?
Wiedza na temat wrażliwości zębów poszerza się dzięki konwencjonalnym technikom obrazowania, które pokazały działanie pasty do zębów na małych próbkach kanalików. Jednak techniki takie jak skaningowa mikroskopia elektronowa z użyciem zogniskowanej wiązki jonów (FIB-SEM) – mimo że zapewniają ultrawysoką rozdzielczość – charakteryzują się małym polem widzenia. W synchrotronach można badać dużo większe obszary w 3D. Z mikroskopową dokładnością. A do tego z dużą prędkością.
Podczas gdy w badaniach z zastosowaniem techniki FIB-SEM można analizować tylko 30–40 kanalików w jednym momencie, w synchrotronach w kilka minut można przeskanować tysiące kanalików, za jednym razem. Dzięki temu uzyskujemy bardziej reprezentatywny obraz tego, co dzieje się w zębie. Możemy zobaczyć, jak daleko przemieszcza się okluzja i jak długo pozostaje w danym miejscu.
Ponadto większość konwencjonalnych technik ma charakter destrukcyjny: naukowcy muszą pokroić badany materiał na plastry, żeby móc zobaczyć, co jest w środku – oznacza to, że każdy skan wymaga użycia nowej próbki. Obrazowanie synchrotronowe nie ma charakteru niszczącego – umożliwia badania „ciągłe”, w którym można skanować te same kanaliki raz po raz i obserwować odziaływanie pasty do zębów na okluzję w różnych punktach czasowych. To brama do obrazowania 4D, w którym czwartym wymiarem jest czas. Technika ta ma potencjał przeobrazić leczenie wrażliwości zębów.
Szczęki 3D
Nad pastą Sensodyne Odbudowa i Ochrona pracujemy od ponad dekady, chcąc zobrazować sposób działania nowego, przeprojektowanego produktu, który opracowujemy od czterech lat: pasty Sensodyne Odbudowa i Ochrona. W produkcie wykorzystano opatentowaną technologię NovaMin i fluorek sodu. Wykazano, że produkt ten pomaga odbudować odsłoniętą zębinę9–11. NovaMin tworzy solidną, przypominającą hydroksyapatyt, warstwę nad odsłoniętą zębiną oraz w odsłoniętych kanalikach zębinowych9–12 – warstwa ta jest twardsza niż znajdująca się pod nią zębina13-16.
Udowodniono klinicznie, że pasta Sensodyne Odbudowa i Ochrona łagodzi wrażliwość zębiny i zapewnia długotrwałą ochronę17–19. My chcieliśmy jednak pójść krok dalej i zajrzeć głębiej, żeby jeszcze bardziej szczegółowo sprawdzić, jak pasta oddziałuje na zębinę na przestrzeni czasu. Według dr. Kamela Madi, współzałożyciela firmy 3Dmagination, który prowadził kolejne badanie ciągłe w ESRF, synchrotron to jedyna opcja:
„Kanaliki są bardzo złożone i różnią się pod względem gęstości, średnicy i ułożenia w zależności od miejsca. Okluzja też jest złożona, ze względu na „blokowanie” w zależności od głębokości i czasu; kanalik zablokowany po dwóch godzinach, może ponownie się otworzyć po czterech. A zatem mierzenie głębokości okluzji i mapowanie mechanizmów blokowania na przestrzeni czasu wymaga dynamicznego dostępu do budowy kanalików w wymiarze 3D. To wszystko jest możliwe tylko w synchrotronie.”
W badaniu ciągłym, którego prowadzenie – jak mówi dr Madi – jest jak „kręcenie filmu 3D”, do zobrazowania złożonych cech zębiny wykorzystano tomografię z kontrastem fazowym. „Każdą próbkę szczotkowano preparatem Sensodyne Odbudowa i Ochrona, a następnie umieszczano na platformie na próbki, znajdującej się między źródłem promieniowania rentgenowskiego a detektorem i stale obracano o 180°. Po każdym mikroobrocie o około 0,072° pozyskiwaliśmy obraz cienia próbki (projekcję). Te same próbki były następnie umieszczane w sztucznej ślinie, żeby pobudzić reakcję z aktywnym składnikiem, i skanowane w różnych punktach czasowych przez osiem godzin. Projekcje (liczone w tysiącach) były następnie rekonstruowane w obrazy 3D w celu analizy” (ryc. 1).
Ryc. 1. Obrazowanie średniej głębokości okluzji (μm) w próbkach zębiny poddanych działaniu pasty Sensodyne Odbudowa i Ochrona opartej na technologii NovaMin (N) (zawierającej 5% NovaMin).20
Niewidzialne staje się widzialne
Badanie pokazało, że produkt dociera do głęboko położonych warstw kanalików, tworząc nad powierzchnią zębiny mocną warstwę naprawczą, która zapewnia długotrwałą ochronę przed nadwrażliwością. Raz jeszcze sięgnęliśmy po konwencjonalne obrazowanie, żeby potwierdzić analizę przeprowadzoną z użyciem promieniowania rentgenowskiego. Te same próbki (analizowane w ESRF) zostały przesłane do Laboratorium Mikroskopowego Cavendish Uniwersytetu Cambridge w celu przeprowadzenia badań obrazowych metodą FIB-SEM oraz analizy.
FIB-SEM to metoda obrazowania o wysokiej rozdzielczości, dzięki której można zobaczyć, co dzieje się wewnątrz kanalików. Dr Richard Langford, dyrektor Laboratorium Mikroskopowego Cavendish, wyjaśnia:
„Wykorzystując wiązkę jonową, pokroiliśmy próbki na plasterki, które następnie zbadaliśmy wiązką elektronów. Czynność tę powtarzaliśmy wielokrotnie, żeby zwizualizować okluzję pod powierzchnią w wymiarze 3D. Wykorzystaliśmy też trzecią technikę – transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM), żeby zbadać skład chemiczny i strukturalny materiału okluzyjnego.
„Badania pokazały, że pasta [Sensodyne Odbudowa i Ochrona] powoduje głęboką okluzję kanalików i zwiększenie ilości fluoru w tworzonym materiale. Dodatkowa ilość fluorku najprawdopodobniej zapewni solidniejszą ochronę zębów przed kwasowymi potrawami i napojami. Ostatecznie badanie metodą FIB-SEM potwierdziło dane uzyskane za pomocą synchrotronu: średnia głębokość okluzji była zbliżona do głębokości obliczonej za pomocą promieniowania rentgenowskiego”.
Wielka nauka dla krótkich chwil
Dr Mitrani uważa, że postępy osiągane dzięki badaniom mogą przełożyć się na lepszy stan zdrowia jamy ustnej. „To ekscytujące, zdobywać wiedzę naukową i lepsze zrozumienie mechanizmów na poziomie mikroskopowym, bo to są nasze podstawy. Gdy zrozumiemy podstawy, będziemy mogli na nich budować i z coraz większym przekonaniem polecać produkty, które rozwiązują problemy naszych pacjentów.”
W dłuższej perspektywie badania synchrotronowe mogą przełożyć się na zmiany w opracowywaniu past do zębów. Dr Madi powiedział: „Badania naukowe zrewolucjonizowały sposób patrzenia na szczotkowanie zębów – możemy teraz zajrzeć do tysiąca kanalików i oglądać zachodzące w nich zmiany w wymiarze 3D. A przed nami dużo więcej. Niemniej ta ekscytująca technika otworzy nowe drzwi do optymalizacji pasty do zębów i opracowywania produktów na zamówienie.”
Wiedza naukowa dotycząca nadwrażliwości będzie się nadal rozwijać, ale już teraz nasze osiągnięcia budzą ogromne zainteresowanie pacjentów. Wynika to z tego, że z jednej strony badania w laboratorium i wykazanie, jak głęboko dociera pasta Sensodyne Odbudowa i Ochrona, zajęły nam cztery lata i wymagały wykorzystania światła jaśniejszego, niż można sobie wyobrazić. A z drugiej strony wystarczy ułamek sekundy – łyk lodowatej lemoniady – żeby sprawdzić, jak pasta sprawdza się w codziennym życiu.
Wielka nauka, dla krótkich, wyjątkowych chwil. Bo życie jest za krotkie na nadwrażliwość.
Pasta Sensodyne Odbudowa i Ochrona
Dowiedz się, jak pasta Sensodyne Odbudowa i Ochrona może pomóc Twoim pacjentom.
Materiały dla pacjentów
Pobierz materiały dla pacjentów z nadwrażliwością zębiny.
