Биомиметическое моделирование зубного камня in vitro: исследование, подтверждающее принципиальную осуществимость

Введение: Разработать модель in vitro для получения зубного камня посредством стандартизированной минерализации биоплёнки и сравнить его с естественным зубным камнем человека.

Методы: Предложенная модель in vitro включала два последовательных этапа: сначала формирование биоплёнки, затем её минерализацию. После 72-часового предварительного культивирования биоплёнки Streptococcus mutans формировали на стеклянной чашке в искусственной слюне с добавлением 1% сахарозы в течение 3 ч. Затем для кальцификации образец инкубировали в пересыщенном минеральном растворе в течение 21 ч. Эти этапы повторяли на протяжении 5 дней. Затем образцы разделили на 3 группы в зависимости от применяемого процесса: (i) только минерализация, (ii) только формирование биоплёнки, (iii) формирование и минерализация биоплёнки. Полученные образцы сравнивали по морфологическим характеристикам с наддесневым зубным камнем человека с помощью сканирующей электронной микроскопии, количественной флуоресценции, индуцированной светом, и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Для оценки распределения и жизнеспособности бактерий использовали конфокальную лазерную сканирующую микроскопию, а для оценки кристалличности минеральных отложений — рентгеновский дифракционный анализ. Кроме того, проводили тест на растворимость для оценки структурной стабильности.

Результаты: Искусственно полученный зубной камень имел характеристики, сходные с таковыми у естественного зубного камня человека, включая слоистую структуру с бактериями, заключёнными в пористой минеральной матрице, и сопоставимое соотношение неорганических компонентов. До и после теста на растворимость потери массы не наблюдалось.

Выводы: Искусственный зубной камень, синтезированный с помощью новой модели минерализации биоплёнки, продемонстрировал структурные и химические характеристики, соответствующие ранней стадии формирования зубного камня человека.