Podczas gdy w badaniach z zastosowaniem techniki FIB-SEM można analizować tylko 30-40 kanalików w jednym momencie, w synchrotronach w kilka minut udaje się przeskanować jednorazowo tysiące kanalików. Dzięki temu uzyskujemy bardziej reprezentatywny obraz tego, co dzieje się w zębie. Możemy zobaczyć, jak daleko przemieszcza się okluzja i jak długo pozostaje w danym miejscu.

Ponadto większość konwencjonalnych technik badawczych ma charakter destrukcyjny: naukowcy muszą pokroić badany materiał na plastry, żeby móc zobaczyć, co jest w środku – oznacza to, że każdy skan wymaga użycia nowej próbki. Obrazowanie synchrotronowe nie ma charakteru niszczącego – umożliwia badania ciągłe, w których można skanować te same kanaliki raz po raz i obserwować odziaływanie pasty do zębów na okluzję w różnych punktach czasowych. To brama do obrazowania 4D, gdzie czwartym wymiarem jest czas. Technika ta ma potencjał, by przeobrazić leczenie nadwrażliwości zębów.

Szczęki 3D

Nad pastą Sensodyne Odbudowa i Ochrona pracowaliśmy ponad dekadę. Wykorzystaliśmy w niej opatentowaną technologię NovaMin i fluorek sodu. Wykazano, że produkt ten pomaga odbudować odsłoniętą zębinę^9-11. NovaMin tworzy solidną, przypominającą hydroksyapatyt, warstwę nad odsłoniętą zębiną oraz w odsłoniętych kanalikach zębinowych^9-12 – warstwa ta jest twardsza niż znajdująca się pod nią zębina^13-16.

Udowodniono klinicznie, że pasta Sensodyne Odbudowa i Ochrona łagodzi nadwrażliwość zębiny i zapewnia jej długotrwałą ochronę^17-19. My chcieliśmy jednak pójść krok dalej i zajrzeć głębiej, żeby jeszcze bardziej szczegółowo sprawdzić, jak pasta oddziałuje na zębinę wraz z upływem czasu. Według dr. Kamela Madi, współzałożyciela firmy 3Dmagination, który prowadził kolejne badanie ciągłe w ESRF, synchrotron to jedyna opcja, by zobaczyć to, na czym nam zależy:

„Kanaliki są bardzo złożone i różnią się pod względem gęstości, średnicy oraz ułożenia w zależności od miejsca. Okluzja też jest złożona, ze względu na blokowanie przepływu płynu przez kanaliki w zależności od ich głębokości i upływu czasu; kanalik zablokowany po dwóch godzinach, może ponownie się otworzyć po czterech. A zatem mierzenie głębokości okluzji i mapowanie mechanizmów blokowania kanalików na przestrzeni czasu wymaga dynamicznego dostępu do uwidocznienia ich budowy w wymiarze 3D. To wszystko jest możliwe tylko w synchrotronie”.

Rycina 1. Obrazowanie średniej głębokości okluzji (μm) w próbkach zębiny poddanych działaniu pasty Sensodyne Odbudowa i Ochrona opartej na technologii NovaMin (N) (zawierającej 5% NovaMin)²⁰

W badaniu ciągłym, którego prowadzenie – jak mówi dr Madi – jest jak „kręcenie filmu 3D”, do zobrazowania złożonych cech zębiny wykorzystano tomografię z kontrastem fazowym. „Każdą próbkę szczotkowano pastą Sensodyne Odbudowa i Ochrona, a następnie umieszczano na platformie na próbki, znajdującej się między źródłem promieniowania rentgenowskiego a detektorem, i stale obracano o 180°. Po każdym mikroobrocie o ok. 0,072° pozyskiwaliśmy obraz cienia próbki (projekcję). Te same próbki były następnie umieszczane w sztucznej ślinie, żeby pobudzić reakcję z aktywnym składnikiem, i skanowane w różnych punktach czasowych przez osiem godzin. Projekcje (liczone w tysiącach) były następnie rekonstruowane w obrazy 3D w celu ich analizy” (ryc. 1).

Niewidzialne – widzialne

Badanie pokazało, że nowy produkt dociera do głęboko położonych warstw kanalików, tworząc nad powierzchnią zębiny mocną warstwę naprawczą, która zapewnia długotrwałą ochronę przed nadwrażliwością. Raz jeszcze sięgnęliśmy po konwencjonalne obrazowanie, żeby potwierdzić analizę przeprowadzoną z użyciem promieniowania rentgenowskiego. Te same próbki (analizowane w ESRF) zostały przesłane do Laboratorium Mikroskopowego Cavendish Uniwersytetu Cambridge w celu przeprowadzenia badań obrazowych metodą FIB-SEM oraz analizy.

FIB-SEM to technika obrazowania o wysokiej rozdzielczości, dzięki której można zobaczyć, co dzieje się wewnątrz kanalików. Dr Richard Langford, dyrektor Laboratorium Mikroskopowego Cavendish, wyjaśnia:

„Wykorzystując wiązkę jonową, pokroiliśmy próbki na plasterki, które następnie zbadaliśmy wiązką elektronów. Czynność tę powtarzaliśmy wielokrotnie, żeby zwizualizować okluzję pod powierzchnią w wymiarze 3D. Wykorzystaliśmy też trzecią technikę – transmisyjną mikroskopię elektronową (TEM − transmission electron microscope), żeby zbadać skład chemiczny i strukturalny materiału okluzyjnego.

Badania pokazały, że pasta (Sensodyne Odbudowa i Ochrona) powoduje głęboką okluzję kanalików i zwiększenie ilości fluoru w tworzonym materiale. Dodatkowa ilość fluorku najprawdopodobniej zapewni solidniejszą ochronę zębów przed kwasowymi potrawami i napojami. Ostatecznie badanie metodą FIB-SEM potwierdziło dane uzyskane z wykorzystaniem synchrotronu: średnia głębokość okluzji była zbliżona do głębokości obliczonej za pomocą promieniowania rentgenowskiego”.

Wielka nauka dla krótkich chwil

Dr Mitrani uważa, że postępy osiągane dzięki badaniom mogą przełożyć się na lepszy stan zdrowia jamy ustnej. „To ekscytujące, zdobywać wiedzę naukową i lepsze zrozumienie mechanizmów na poziomie mikroskopowym, bo to są podstawy. Gdy zrozumiemy te podstawy, będziemy mogli z coraz większym przekonaniem polecać produkty, które rozwiązują problemy naszych pacjentów”.

W dłuższej perspektywie badania synchrotronowe mogą się przełożyć na zmiany w opracowywaniu past do zębów. Dr Madi powiedział: „Badania naukowe zrewolucjonizowały sposób patrzenia na szczotkowanie zębów: możemy teraz zajrzeć do tysiąca kanalików i oglądać zachodzące w nich zmiany w wymiarze 3D. A przed nami dużo więcej. Niemniej ta ekscytująca technika otworzy nowe drzwi do optymalizacji działania pasty do zębów i opracowywania produktów na potrzeby pacjentów”.

Wiedza naukowa dotycząca nadwrażliwości będzie się nadal rozwijać, ale już teraz nasze osiągnięcia budzą ogromne zainteresowanie pacjentów. Wynika to z tego, że z jednej strony badania w laboratorium i wykazanie, jak głęboko dociera pasta Sensodyne Odbudowa i Ochrona do struktury zębów zajęły nam cztery lata i wymagały wykorzystania światła jaśniejszego, niż można sobie wyobrazić. A z drugiej strony wystarczy ułamek sekundy – łyk lodowatej lemoniady – żeby sprawdzić, jak ta pasta sprawdza się w codziennym życiu.

Wielka nauka dla krótkich chwil. Bo życie jest zbyt krótkie, żeby znosić nadwrażliwość.