Cuộc cách mạng tái tạo men răng: Vật liệu sinh học cho phép răng tự phục hồi

Men răng là mô cứng nhất trong răng, thậm chí còn cứng hơn cả xương. Nó chịu được sự tiếp xúc hàng ngày với nhiệt, lạnh, chua và ngọt, nhưng lại có một điểm yếu chí mạng: một khi bị hư hại, nó gần như không thể tự phục hồi. Đó là lý do tại sao, khi sâu răng và mòn men răng xảy ra, chúng thường được điều trị bằng trám răng, mặt dán sứ hoặc mão răng.

Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây trong nghiên cứu khoa học quốc tế đã mở ra triển vọng cho cộng đồng nha khoa về khả năng tái tạo men răng. Một số công nghệ vật liệu mô phỏng sinh học đang dần được ứng dụng lâm sàng. Nếu thành công, chúng có khả năng mở ra một bước chuyển đáng kể trong chăm sóc răng miệng.

Công nghệ khoáng hóa nano-bionic – giúp men răng phát triển trở lại

Năm 2019, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Queen Mary, London, đã công bố nghiên cứu trên tạp chí Nature Communications, sử dụng tiền chất fluorapatite dạng lỏng ở kích thước nano để tạo thành một lớp tinh thể trên bề mặt răng, trông giống như men răng tự nhiên. Phương pháp này, giúp tăng cường độ cứng thông qua cơ chế tự lắp ráp, đã cho thấy kết quả khả quan trong các thí nghiệm. Các nhà nghiên cứu tin rằng phương pháp này có thể được sử dụng trong tương lai để phục hồi sâu răng giai đoạn đầu và răng nhạy cảm.

Cốt lõi của phương pháp này là sử dụng các hạt nano trong dung dịch để “tự lắp ráp” trên bề mặt răng, sắp xếp chúng như những khối xây dựng, mô phỏng hướng và hình dạng của men răng tự nhiên. Dưới kính hiển vi, sự sắp xếp và kết cấu của lớp men mới này gần như giống hệt với men răng tự nhiên, đồng thời cứng hơn đáng kể. Các nhà nghiên cứu cho rằng công nghệ này có thể được sử dụng trong tương lai để sửa chữa sâu răng giai đoạn đầu, điều trị răng nhạy cảm và phục hình thẩm mỹ, đồng thời bền hơn so với trám răng bằng nhựa thông thường.

Protein hoạt tính sinh học hướng dẫn “tín hiệu tăng trưởng” đánh thức men răng

Năm 2021, Khoa Sinh học Miệng tại Đại học Washington đã công bố một nghiên cứu trên tạp chí ACS Biomaterials Science & Engineering, đề xuất sử dụng hydrogel giàu các mảnh amelogenin để hướng dẫn quá trình tái khoáng hóa men răng.

Amelogenin là một protein cấu trúc thiết yếu trong quá trình phát triển răng. Mặc dù không còn được tiết ra ở người trưởng thành, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp một đoạn mô phỏng cho phép nó “điều khiển” quá trình lắng đọng khoáng chất trên bề mặt răng, tạo thành một lớp tinh thể tương tự như men răng. Trong các thí nghiệm, hydrogel này đã tạo ra một lớp khoáng hóa đồng đều trên bề mặt răng chỉ trong 48 giờ. Nhóm nghiên cứu tin rằng phương pháp này đặc biệt phù hợp cho việc khắc axit sớm và bảo vệ răng vĩnh viễn của trẻ em vì nó nhẹ nhàng, có thể tái sử dụng và không làm hỏng cấu trúc răng.

Khoáng hóa hỗ trợ ion năng lượng cao: sửa chữa chính xác như sửa chữa sứ

Năm 2023, một nhóm khoa học vật liệu nha khoa tại Đại học Kiel ở Đức đã báo cáo một kỹ thuật khoáng hóa hỗ trợ chùm ion tại Acta Biomaterialia. Kỹ thuật này phun chính xác các ion canxi và phốt pho lên bề mặt răng, thúc đẩy sự tích hợp chặt chẽ của các lớp tinh thể mới có kích thước micron với men răng cũ.

Ưu điểm của phương pháp này là độ liên kết cực kỳ chắc chắn giữa lớp phục hình và men răng ban đầu, không dễ bị bong tróc do nhai hoặc dao động nóng lạnh. Mặc dù công nghệ này vẫn chủ yếu ở phòng thí nghiệm, nhưng độ chính xác và cường độ liên kết cao cho thấy tiềm năng ứng dụng trong việc sửa chữa chấn thương răng và những trường hợp răng bị mòn nhiều.

Lớp phủ sinh học điều khiển bằng ánh sáng: “áo giáp vô hình” cho răng

Cũng trong năm 2023, một nhóm nghiên cứu liên ngành từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã công bố một lớp phủ men răng sinh học quang trùng hợp trên tạp chí Advanced Functional Materials. Lớp phủ này, bao gồm các hạt nano hydroxyapatite và các polyme sinh học có khả năng liên kết ngang bằng ánh sáng, sẽ đông cứng trong vòng vài phút khi được áp dụng lên răng bằng ánh sáng có bước sóng cụ thể, tạo thành một lớp bảo vệ dày đặc.

Các thí nghiệm đã chứng minh lớp phủ này có khả năng chống axit gấp đôi men răng tự nhiên, ngăn ngừa hiệu quả sự ăn mòn răng do cà phê, đồ uống có ga và thực phẩm có tính axit. Nhóm nghiên cứu hình dung rằng nó có thể được chế tạo thành một sản phẩm chăm sóc nhanh chóng tại phòng khám nha khoa, và thậm chí trong tương lai, việc “tự phục vụ” củng cố men răng có thể được thực hiện tại nhà.

Những thách thức và hy vọng cho ứng dụng lâm sàng

Mặc dù những nghiên cứu này nghe có vẻ thú vị, nhưng vẫn cần giải quyết một số vấn đề quan trọng trước khi chúng có thể được đưa từ phòng thí nghiệm đến phòng khám nha khoa:

Độ bền: Men răng hoặc lớp mô phỏng sinh học mới có thể duy trì độ ổn định lâu dài trong môi trường miệng phức tạp không?
Độ an toàn: Vật liệu có gây ra tác dụng phụ hoặc phản ứng bất lợi khi sử dụng lâu dài không? Tính
khả thi về mặt vận hành: Công nghệ này có thể được thực hiện hiệu quả và an toàn trong nha khoa hàng ngày không?
Chi phí và khả năng tiếp cận: Bệnh nhân bình thường có đủ khả năng chi trả không?

Hiện nay, công nghệ khoáng hóa nano sinh học và các phương pháp tiếp cận dựa trên protein hoạt tính sinh học đang gần với ứng dụng lâm sàng nhất nhờ tính dễ sử dụng, khả năng tương thích sinh học tốt của vật liệu và hiệu suất ổn định trong nhiều nghiên cứu trên động vật. Công nghệ chùm ion và lớp phủ điều khiển ánh sáng có thể xuất hiện lần đầu tiên trong các giải pháp phục hình răng cao cấp hoặc bảo vệ cho một số nhóm đối tượng cụ thể.

Trong tương lai, việc phục hồi răng có thể đơn giản như làm móng tay

Hãy tưởng tượng trong tương lai gần, khi răng bạn bị sâu sớm hoặc bị mòn nhẹ do axit, nha sĩ sẽ không còn dùng máy khoan tốc độ cao để mài mòn cấu trúc răng nữa. Thay vào đó, họ sẽ nhẹ nhàng phủ một lớp chất lỏng, gel hoặc lớp phủ mô phỏng sinh học. Chỉ trong vài phút, răng bạn sẽ mọc lên một “lớp áo giáp” mới.

Điều này không chỉ làm giảm tổn thương cho cấu trúc răng mà còn có khả năng giúp nhiều người tránh phải chịu đựng tiếng máy khoan để trám răng trong suốt quãng đời còn lại.

Việc tái tạo men răng hứa hẹn sẽ đơn giản hóa quá trình sửa chữa trong các ứng dụng lâm sàng trong tương lai, nhưng vẫn cần nhiều thử nghiệm lâm sàng hơn để xác minh điều này.