В серии «От основ к прорыву» рассказывается о том, как инвестиции Управления по науке Министерства энергетики США (DOE) в наши национальные лаборатории привели к появлению новых технологий, которые меняют наш мир.
Во время преподавания в Оклахоме бразильский стоматолог начал воплощать в жизнь свою идею о новой технологии, которая в конечном счёте привела его в восточный Теннесси. Там он получил доступ к экспертным знаниям в области научных открытий и исследовательским центрам мирового уровня в Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США (ORNL). Он использовал эти ресурсы для разработки и тестирования своего революционного изобретения: первой в мире антибактериальной адгезивной смолы длительного действия для реставрации зубов.
Стоматолог Фернандо Луис Эстебан Флорес, штатный доцент и исследователь в Колледже стоматологии Университета Оклахомы, работает над предотвращением вторичного кариеса, который вызывают бактерии по краям зубных реставраций, таких как пломбы и коронки. Из-за этих вторичных кариозных поражений большинство реставраций приходится менять в среднем каждые пять-семь лет.
«Моя идея заключалась в том, чтобы разработать стоматологические адгезивы, которые обеспечивали бы длительную защиту от бактерий в полости рта», — сказал Эстебан Флорес, ведущий изобретатель.
Только в США антибактериальный стоматологический клей длительного действия мог бы помочь предотвратить более 60 миллионов стоматологических процедур в год и сэкономить пациентам более 5 миллиардов долларов в год. Но мне, стоматологу с ограниченной подготовкой в области научных исследований, казалось недостижимым разработать и протестировать идею антибактериальных наночастиц и внедрить их в клинический продукт.
Фернандо Луис Эстебан Флорес, стоматологический колледж Университета Оклахомы
Эстебан Флорес и Шарух Хаджот, заместитель декана колледжа по научной работе и инновациям и соавтор изобретения, узнали о пользовательских ресурсах Управления науки Министерства энергетики США. Эти 28 пользовательских ресурсов, расположенных в национальных лабораториях по всей стране, предоставляют мировому научному сообществу самые современные исследовательские ресурсы практически бесплатно. Эстебан Флорес и Хаджотия подали заявку в ORNL на сотрудничество с учёными из Центра изучения нанофазных материалов (CNMS) и Высокопоточного изотопного реактора (HFIR).
«Я благодарен программе Министерства энергетики США, которая позволила мне, стоматологу без специальной научной подготовки, получить доступ к передовым мировым знаниям и ресурсам Национальной лаборатории Ок-Ридж. Это сэкономило мне от шести до восьми лет на разработку», — сказал Эстебан Флорес.
С помощью исследователей мирового уровня, работающих в области наноматериалов и нейтронной физики, соавторы изобретения создали многофункциональные наночастицы с длительными антимикробными свойствами. Эти наночастицы можно добавлять в смолы и другие полимеры, используемые в медицине, стоматологии, здравоохранении и инженерии.
Команда учёных модифицировала наночастицы диоксида титана, которые вырабатывают высокореактивные химические вещества, известные как активные формы кислорода. Они способны убивать бактерии, вирусы и другие микроорганизмы. В отличие от антибиотиков, у микробов не может развиться устойчивость к этим веществам.
Затем наночастицы были диспергированы в адгезивной смоле, которую обычно используют стоматологи. Исследователи изучили образцы экспериментальной адгезивной смолы с помощью гелиево-ионного микроскопа в Центре нейтронных исследований в Гааге и с помощью малоуглового рассеяния нейтронов на приборе Bio-SANS в Институте физики высоких энергий в Харбине. С помощью этих инструментов они определили оптимальную форму частиц, модификации и метод диспергирования.
«Преимущество метода Bio-SANS в том, что он позволяет увидеть, как белки связываются с наночастицами и насколько хорошо частицы распределяются в полимерной смоле», — сказал Хаджотия.
По словам Эстебана Флореса, результаты эксперимента показали, что впервые в стоматологии наночастицы распределились без образования кластеров, хорошо встроились в полимерную структуру и продемонстрировали сильные антибактериальные свойства без светового облучения.
«В настоящее время мы ведём переговоры с ведущей компанией по производству стоматологической продукции о коммерциализации этой запатентованной технологии для широкого спектра товаров», — сказал Эстебан Флорес. «Эта чрезвычайно универсальная технология антибактериальных и противомикробных полимеров может применяться в самых разных областях, включая изготовление зубных протезов, средств для отбеливания зубов, медицинских устройств и оборудования, а также для нанесения на поверхности в общественных местах, таких как больницы и аэропорты, для снижения уровня бактерий и вирусов».
Источник:
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся