Terapeutiska medel som är avsedda att minska tandplack och förhindra karies tas ofta bort genom saliv och sväljning innan de kan träda i kraft. Men ett team av forskare har utvecklat ett sätt att förhindra att läkemedlen sköljs bort.

Dentala plack består av bakterier insnärjda i en klibbig matris av polymerer - en polymer matris - som är stadigt fäst vid tänderna. Forskarna, ledd av Danielle Benoit vid University of Rochester och Hyun Koo vid University of Pennsylvania's School of Dental Medicine, hittat ett nytt sätt att leverera ett antibakteriellt medel i placket, trots närvaron av saliv.

Deras resultat har publicerats i tidskriften ACS Nano .

"Vi hade två specifika utmaningar, sa Benoit, en biträdande professor i biomedicinsk teknik. "Vi var tvungna att ta reda på hur vi skulle leverera det antibakteriella medlet till tänderna och behålla det där, och även hur man släpper ut agenten till de riktade webbplatserna."

För att leverera agenten – känd som farnesol – till de riktade platserna, forskarna skapade en sfärisk massa av partiklar, kallas en nanopartikelbärare. De konstruerade det yttre lagret av katjoniska eller positivt laddade segment av polymererna. För inuti bäraren, de säkrade läkemedlet med hydrofoba och pH-känsliga polymerer.

Det positivt laddade yttre lagret av bäraren kan stanna på plats vid ytan av tänderna eftersom emaljen består, till viss del, av HA (hydroxiapatit), som är negativt laddad. Precis som motsatt laddade magneter attraheras av varandra, detsamma gäller för nanopartiklarna och HA. Eftersom tänderna är belagda med saliv, forskarna var inte säkra på att nanopartiklarna skulle fästa. Men inte bara stannade partiklarna på plats, de kunde också binda med polymermatrisen och hålla fast vid tandplack.

Eftersom nanopartiklarna kan binda både till salivbelagda tänder och inom plack, Benoit och kollegor använde dem för att bära ett antibakteriellt medel till de riktade platserna. Forskarna behövde sedan ta reda på hur man effektivt släpper medlet i placket.

En nyckelegenskap hos det inre bärarmaterialet är att det destabiliserar vid sura eller låga pH-nivåer, som 4,5, tillåta drogen att fly snabbare. Och det är precis vad som händer med pH-nivån i plack när den utsätts för glukos, sackaros, stärkelse, och andra livsmedelsprodukter som orsakar karies. Med andra ord, nanopartiklarna frisätter läkemedlet när de utsätts för hålrumsframkallande matvanor – just när det behövs som mest för att snabbt stoppa syraproducerande bakterier.

Forskarna testade produkten på råttor som var infekterade med Streptococcus mutans - en mikrob som orsakar karies. "Vi applicerade testlösningarna på råttors munnar två gånger dagligen i 30 sekunder, simulera vad en person kan göra med munsköljning morgon och kväll, sa Hyun Koo, en professor vid institutionen för ortodonti och medförfattare till verket. "När läkemedlet administrerades utan nanopartikelbärare, det fanns ingen effekt på antalet hålrum och endast en mycket liten minskning av deras svårighetsgrad. Men när det levererades av nanopartikelbärarna, både antalet och svårighetsgraden av hålrummen minskade."

Plackbildning och karies är kroniska tillstånd som måste övervakas genom regelbundna besök på tandläkaren. Forskarna hoppas att deras resultat en dag kommer att leda till bättre – och kanske permanenta – behandlingar för tandplack och karies, såväl som andra biofilmrelaterade sjukdomar.