Janet Moradian-Oldak, Professorin an der Herman Ostrow School of Dentistry der USC, untersucht seit zwei Jahrzehnten Methoden zum Nachwachsen des Zahnschmelzes. Der Prozess ist besonders schwierig, da sich reifer Zahnschmelz im Gegensatz zu Knochen nicht erneuern kann. Zahnschmelz ist ein nicht lebendes Gewebe.

Der A-ha-Moment kam am 22. Oktober, als sie in Zusammenarbeit mit der Hauptautorin Sauma Prajapati von der USC und anderen Kollegen eine Studie im Biomaterials-Journal veröffentlichte, die besagte, dass Matrix-Metalloproteinase-20, ein Enzym, das nur in Zähnen vorkommt, Amelogenin-Proteine zerhackt. die die organisierte Bildung von Schmelzkristallen erleichtern. MMP-20 macht den Weg frei, damit hartes Material frei gewordenen Platz einnehmen kann.

Ihr Team sei das erste, das die Funktion eines Enzyms zur Verhinderung von Proteineinschlüssen innerhalb eines Kristalls definiert habe, sagte sie.

„MMP-20 wird in einem sehr frühen Stadium der Schmelzbildung freigesetzt“, sagte Moradian-Oldak, der leitende Autor der Studie. „MMP-20 zerkleinert Proteine während der Kristallisation des Zahnschmelzes. Zusammen mit anderen Enzymen beseitigt es „Schlamm“, sodass die Zellen, die den Zahnschmelz im Körper bilden, mehr Mineralien hinzufügen und den Zahnschmelz, die härteste Biokeramik im menschlichen Körper, herstellen können.“

Zahnsanierung

Moradian-Oldak wird die MMP-20-Entdeckung mit einer anderen Studie verknüpfen, die am 2. November im Journal of Biomedical Engineering and Informatics veröffentlicht wurde und zu dem Schluss kam, dass ein Amelogenin-Chitosan-Hydrogel frühe Karies reparieren könnte, indem es eine schmelzähnliche Schicht bildet, die Läsionen um bis zu 100 % reduziert auf 70 Prozent.

„Das Erkennen der Funktion von MMP-20 bei der Biomineralisierung ist einer der ersten Schritte, um herauszufinden, wie sich Zahnschmelz in der Natur bildet“, sagte Qichao Ruan, Hauptautor der Hydrogel-Studie und Postdoktorand am Center for Craniofacial Molecular Biology am USC. „Die Erkenntnisse zu MMP-20 helfen uns nicht nur, die Mechanismen der Zahnschmelzbildung besser zu verstehen, sondern sie können auch bei der Entwicklung neuartiger Biomaterialien für zukünftige klinische Anwendungen bei der Zahnrestaurierung oder -reparatur angewendet werden.“

Die Food and Drug Administration hat noch kein Gel zum Nachwachsen des Zahnschmelzes zugelassen. USC befindet sich in vorklinischen Studien. Moradian-Oldak sagte, eines Tages könnten Menschen möglicherweise einen Nachtmundschutz oder mit Hydrogel getränkte Zahnstreifen verwenden, um schmelzähnliche Substanzen nachwachsen zu lassen und die Zahnempfindlichkeit zu verringern.

Die richtige Lösung finden

Produkte wie Zahnpasta und Mundwasser, die Fluorid und Casein-Phosphopeptid-amorphes Calciumphosphat enthalten, fördern die Remineralisierung anfänglicher Zahnschmelzläsionen; Allerdings müssen sie regelmäßig verwendet werden und seien eher ein Reifenflicken als eine echte Lösung, sagte Moradian-Oldak. Es verschließt das Problem, sodass die Menschen keine Schmerzen verspüren. Das Gel füllt jedoch die Risse und Löcher mit einer schmelzartigen Substanz.

In den Vereinigten Staaten hatten 92 Prozent der Erwachsenen im Alter von 20 bis 64 Jahren Karies in ihren bleibenden Zähnen, sagte Moradian-Oldak. Nächtliches Zähneknirschen, Zahnfleischrückgang und das Verschwinden des Zahnschmelzes im Laufe des Lebens aufgrund demineralisierender säurehaltiger Nahrungsmittel und Getränke sind häufige Probleme, mit denen Menschen überall konfrontiert sind.

Bei Tests in einer Umgebung, die die biochemischen Prozesse einer Mundhöhle nachahmt, erzeugte das Gel eine robuste Bindung, wodurch die Gefahr sekundärer Hohlräume an derselben Stelle beseitigt wurde, sagte Ruan. Das Gel könnte wirksamer sein als herkömmliche Kronen, deren Haftung mit der Zeit nachlässt, fügte er hinzu.

„Neben Biokompatibilität und biologischer Abbaubarkeit verfügt das Gel über einzigartige antimikrobielle und Hafteigenschaften, die für Dentalanwendungen wichtig sind“, sagte Ruan.

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