En ljusare, bättre, mer långvariga tandimplantat kan snart vara på väg till din tandläkarmottagning.

Tandimplantat är stolpar, vanligtvis gjord av titan, som kirurgiskt placeras i käkbenet och toppas med konstgjorda tänder. Mer än proteser eller broar, implantat efterliknar utseendet och känslan av naturliga tänder. Även om de flesta tandimplantat är framgångsrika, en liten andel misslyckas och antingen faller ut eller måste tas bort. En forskare vid Michigan Technological University vill sänka den hastigheten till noll med hjälp av nanoteknik.

"Tandimplantat kan avsevärt förbättra livet för människor som behöver dem, sa Tolou Shokuhfar, en biträdande professor i maskinteknik. "Men det finns två huvudfrågor som berör tandläkare:infektion och separation från benet."

Munnen är en smutsig plats, så bakteriella infektioner är en risk efter implantatkirurgi, och ibland misslyckas ben att läka säkert runt enheten. Eftersom käkbenen är något tunna och ömtåliga, att byta ut ett misslyckat implantat kan vara svårt, för att inte tala om dyra. Rent generellt, tandläkare tar mellan $2, 000 och $4, 000 för att installera ett enda implantat, och förfarandet täcks sällan av försäkringen.

Ange ett nanomaterial som kan bekämpa infektion, förbättra läkningen, och hjälper tandimplantat att hålla livet ut:nanorör av titandioxid.

Shokuhfar arbetar nu med Cortino Sukotjo, en klinisk biträdande professor vid University of Illinois i Chicago (UIC) College of Dentistry på ett tandimplantat med en yta gjord av TiO2 nanorör, men hon har tillverkat och testat dem i flera år. "Vi har gjort toxicitetstester på nanorören, och inte bara dödade de inte celler, de uppmuntrade tillväxt, " sa hon. Hon har redan visat att benceller växer kraftigare och fäster bättre vid titan belagda med TiO2 nanorör än på konventionella titaniumytor. Det kan hålla fler tandimplantat på plats.

Nanorören kan också vara ett läkemedelstillförselsystem. Shokuhfars team, i samarbete med Alexander Yarin, professor vid UIC:s institution för maskin- och industriteknik, laddade TiO2 nanorör med det antiinflammatoriska läkemedlet natriumnaproxen och visade att det kunde frigöras gradvis efter implantatkirurgi. Det säkerställer att medicinen kommer dit den behövs, och det minskar risken för obehagliga biverkningar som uppstår när ett läkemedel injiceras eller tas oralt.

För att bekämpa infektion, TiO2 nanorören kan också spetsas med silvernanopartiklar. Shokuhfar och Craig Friedrich, som innehar Richard och Bonnie Robbins ordförande för hållbar design och tillverkning vid Michigan Tech, bedriver forskning, ännu opublicerad, som är fokuserad på ortopediska implantat, som konstgjorda höfter, men som även gäller tandimplantat. "Silver har antimikrobiella egenskaper, och vi kan få en dos som kan döda mikrober men som inte skadar friska celler och vävnader, " sa hon. I synnerhet, det kan hjälpa till att förhindra biofilmer, stora kolonier av bakterier som kan täcka implantat och vara mycket svåra att utrota. En yta med nanostrukturerad implantat inbäddad med silver -nanopartiklar kan förhindra infektion under implantatets livslängd.

TiO2 nanorören har också en kosmetisk fördel:transparens. Det är ett plus för alla tandimplantat, men speciellt för en ny typ gjord av zirkoniumoxid, som vissa patienter väljer eftersom det är helt vitt.

Shokuhfar och Friedrich har fått ett provisoriskt patent och arbetar med två sjukhus för att vidareutveckla tekniken, och så småningom licensiera det. Shokuhfar förväntar sig att implantat med den nya nanorörformiga ytan lätt kommer att assimileras på marknaden, sedan titanimplantat, både dentala och ortopediska, har en lång historia. "Ja, ytan består av nanorör, men i grunden är nanorör bara en tjockare form av den naturliga oxiden, vilket är detsamma som det vita pigmentet som du hittar överallt:i mat, tandkräm, kosmetika, multivitamin- och multimineraltillskott, färger - alla typer av produkter, " sa hon. Och implantat täckta med TiO2 nanorör skulle se ut på samma sätt som konventionella implantat. "En kirurg skulle inte behöva göra något annorlunda, " Hon sa.

För Shokuhfar, den nanotexturerade ytan är ett perfekt exempel på att små saker har stor inverkan, både bokstavligt och bildligt. "Vad vi utvecklar är en yta som är billig och lätt att göra och som kan påskynda läkningen på så många sätt, ”, sade hon. ”Den kan bekämpa infektion genom att lägga till antimikrobiellt silver och minska inflammation genom att lägga till natriumnaproxen. Det är också troligt att vi skulle kunna främja läkning ännu mer genom att införliva en tillväxtfaktor i TiO2 nanorören.

"Det är väldigt spännande att arbeta med en produkt som kan göra stor skillnad i människors liv."