Choroby jamy ustnej, takie jak próchnica, dotykają niemal połowę globalnej populacji. Są zjawiskiem tak powszechnym, że każde rozwiązanie, które choćby w niewielkim stopniu poprawia profilaktykę, może przynieść duże korzyści.

Regularne szczotkowanie pomaga usuwać płytkę nazębną, czyli lepką warstwę bakterii osadzającą się na zębach. Bakterie w tej płytce wytwarzają kwasy, które powodują ubytki i podrażniają dziąsła, co niekiedy prowadzi nawet do utraty zębów.

Niestety, nawet dokładne szczotkowanie może pozostawić bakterie w głębszych warstwach płytki nazębnej lub w przestrzeniach międzyzębowych, skąd kolonie bakterii mogą odrosnąć w ciągu zaledwie kilku godzin.

W przeszłości opracowywano już szczoteczki zawierające antybakteryjne nanocząsteczki metali, na przykład srebra czy cynku, jednak ich długofalowa skuteczność pozostaje niepewna. Pojawiły się także szczoteczki jonowe, które wykorzystują prąd elektryczny do usuwania płytki nazębnej, ale wymagają zasilania bateryjnego.

Teraz zespół Yanhui Lu z Uniwersytetu Pekińskiego (Chiny) wykorzystał wyniki badań wskazujące, że materiały piezoelektryczne skutecznie zwalczają bakterie w zainfekowanych ranach oraz na implantach medycznych. Materiały piezoelektryczne generują ładunki elektryczne pod wpływem nacisku, co zainspirowało zespół Lu do stworzenia włosia szczoteczki wykonanego z tworzywa piezoelektrycznego.

Włosie szczoteczki podczas wyginania generuje energię elektryczną, co prowadzi do powstawania reaktywnych form tlenu - cząsteczek uszkadzających błony komórkowe bakterii. Samo włosie mechanicznie usuwa płytkę nazębną. Podczas testów szczoteczka ta pozwoliła na ponad dwukrotnie większą redukcję płytki nazębnej, stanów zapalnych dziąseł oraz krwawienia w porównaniu z tradycyjnymi szczoteczkami. Włosie pozostało miękkie i zachowało swoje właściwości elektryczne nawet po trzech miesiącach użytkowania.

Piezoelektryczne włókna zniszczyły około 53 proc. bakterii Streptococcus mutans (odpowiedzialnych za powstawanie ubytków) oraz 78 proc. bakterii Porphyromonas gingivalis (przyczyniających się do chorób dziąseł). W przypadku włosia nylonowego wskaźniki te wyniosły odpowiednio tylko 9 i 8 proc.

Zespół przeprowadził również test, w którym na fragmentach bydlęcego szkliwa wyhodowano płytkę nazębną pobraną z ludzkiej jamy ustnej, a następnie czyszczono ją przez 3 minuty. Nowe szczoteczki usunęły ponad 99 proc. osadu, tradycyjne – około 80 proc.

Ostatni etap badania (DOI: 10.1126/sciadv.aeg5744) dotyczył 109 dorosłych osób mających problemy z płytką nazębną i stanem zapalnym dziąseł. Przydzielono je losowo do dwóch grup: jedna używała szczoteczek piezoelektrycznych, a druga – nylonowych. Obie grupy szczotkowały zęby dwa razy dziennie przez trzy miesiące. U osób korzystających ze szczoteczek piezoelektrycznych ilość płytki nazębnej, stan zapalny dziąseł oraz krwawienie zmniejszyły się o około 40 proc., w grupie używającej szczoteczek tradycyjnych tylko o 15 proc.

Co ważne, sekwencjonowanie genetycznego płytki nazębnej pobranej od osób używających szczoteczek piezoelektrycznych wykazało redukcję liczebności szkodliwych bakterii przy wzroście udziału bakterii potencjalnie korzystnych.

Obecnie naukowcy planują badanie na większą skalę.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ zan/