Från den suddiga känslan på dina tänder till det olyckliga tillståndet av halitosis, bakterier formar munhälsan. När tandsjukdomar får fäste är diagnos och behandling nödvändig, men att identifiera mikroorganismerna bakom en infektion kan vara en lång och dyr process.
Nu rapporterar forskare i ACS Applied Materials &Interfaces har designat en kemisk sensoruppsättning, eller en konstgjord tunga, som särskiljer tandbakterier och kan inaktivera dem.
Det första steget är att identifiera källan när bakterier misstänks vara medlet bakom tandsjukdomar, såsom hålrum eller parodontit. Traditionella detektions- och identifieringsmetoder kan innebära att man odlar eller letar efter specifika DNA-markörer som tillhör olika arter med hjälp av sofistikerad utrustning. Så, Na Lu, Zisheng Tang och kollegor ville undersöka ett enkelt och billigare alternativ:sensormatriser som kallas elektroniska eller konstgjorda tungor.
Tidigare utvecklade konstgjorda tungor har upptäckt och mätt flera typer av bakterier, liknande hur en riktig tunga kan smaka flera smaker samtidigt. Och forskarna ville lägga till förmågan att minska effekterna av eller inaktivera de identifierade tandbakterierna.
Forskarna vände sig till en nanoskopisk partikel som efterliknar naturliga enzymer, kallad nanozym, och gjorde dem av järnoxidpartiklar belagda i DNA-strängar. När väteperoxid och en färglös indikator tillsattes i lösning, gjorde närvaron av nanozymer att indikatorn blev klarblå.
Bakterier som höll fast vid DNA minskade dock nanozymets reaktivitet, vilket minskade mängden blå färg som produceras. Forskarna belade nanozymer med olika DNA-strängar så att varje typ av bakterier kunde kopplas till en unik förändring i färgsignaler. För att testa DNA-nanozymsystemet, som en konstgjord tunga, skapade forskarna prover av 11 olika arter av tandbakterier. Sensorgruppen kunde identifiera alla bakterier i konstgjorda salivprover.
Sedan kunde forskarna, med hjälp av den DNA-kodade nanozymsensorgruppen, urskilja om ett tandplackprov kom från en frisk frivillig eller från en person med hål.
Dessutom hade den DNA-kodade nanozymsensorgruppen antibakteriella effekter på den testade tandbakteriearten. Jämfört med kontroller utan nanozymer, inaktiverades tre typiska bakteriearter i lösningar som innehöll nanozymsystemet.
Skanning av elektroniska mikroskopiska bilder tyder för forskarna på att nanozymsystemet förstörde bakteriemembranen. De föreslår att detta sensorsystem också skulle kunna användas i framtiden för att diagnostisera och behandla bakteriella tandsjukdomar.
Mer information: Ling Zhang et al, Enhanced "Electronic Tongue" för dental bakteriediskriminering och eliminering baserat på en DNA-kodad nanozyme-sensormatris, ACS Applied Materials &Interfaces (2024). DOI:10.1021/acsami.3c17134
Journalinformation: ACS-tillämpade material och gränssnitt
Tillhandahålls av American Chemical Society
