گرافن اکساید در دندانپزشکی

گرافن اکساید در دندانپزشکی

تحقیقات نشان می دهد که ما در یک وعده غذایی متوسط ، تقریبا ۸۰۰ بار غذا را می جویم، که تقریبا در سال به یک میلیون بار می رسد. در حین جویدن غذا، دندان های ما تحت فشار زیادی قرار می گیرند و اغلب برای تعمیر نیاز به پر کردن دارند. مواد فیلینگ(موادی که دندانها با آن پر می شوند) معمولا از مخلوطی از فلزاتی مانند مس، جیوه، نقره ، قلع ، یا ترکیبی(کامپوزیت) از پودر شیشه و سرامیک ساخته شده اند.

گرافن که از یک ورق اتم‌های کربن به هم پیوسته به ضخامت یک اتم تشکیل شده است، ماده‌ای چندمنظوره است. از این ماده برای کاربردهای مختلف، از ساخت میکرفون فوق حساس گرفته تا نازکترین لامپ جهان و سلول‌های خورشیدی ارزان قیمت استفاده شده است. مواد فیلینگ فلزی معمولی، می توانند دچار خوردگی شوند و مواد کامپوزیتی چندان قوی و مستحکم نیستند. از سوی دیگر، گرافن ۲۰۰ برابر قوی تر از فولاد بوده و دچار تخریب و خردگی نمی شود، این خصوصیات آن را به یک نامزد درجه یک و جدید برای پرکردن دندان ها تبدیل کرده است.

با توجه به یک مطالعه جدید که در مجله ی Colloids and Surfaces B: Biointerfaces منتشر شده است، اکسید گرافن متریال بسیار مستحکمی برای فیلینگ دندان است که دچار خوردگی نمی شود.

در این مطالعه، محققان دانشکده ی پزشکی و داروسازی دانشگاه Iuliu Hatieganu ، موسسه ملی تحقیق و توسعه فن آوریهای ایزوتوپی و مولکولی، دانشگاه علوم کشاورزی و دامپزشکی رومانی و دانشگاه دامپزشکی Ross ، به بررسی سمیت اشکال مختلف گرافن بر روی دندان پرداختند.

دکتر Pruneanu، یکی از نویسندگان این مطالعه و محقق موسسه ملی تحقیق و توسعه فن آوریهای ایزوتوپی و مولکولی در رومانی می گوید: ایده ی افزودن گرافن به مواد دندانپزشکی، به منظور افزایش مقاومت آنها در برابر خوردگی و همچنین بهبود خواص مکانیکی آنها شکل گرفت، اما اطلاعات ضد و نقیضی در مورد سمیت سلولی گرافن وجود داشت، بنابراین در وهله ی اول ما می خواستم میزان سمیت مواد مبتنی بر گرافن را بروی دندان ها تعیین کنیم. گرافن به اشکال مختلف ازجمله اکسید گرافن، گرافن آلاییده با نیتروژن(nitrogen-doped graphene ) و اکسید گرافن احیا شده با حرارت، وجود دارد. محققان سمیت انواع مختلف گرافن را در شرایط آزمایشگاهی بر روی سلول های بنیادی موجود در دندان آزمایش کردند.

اکسید گرافن احیا شده با حرارت بسیار سمی بود، و بهمین دلیل برای پر کردن دندان ها مناسب نبود. nitrogen-doped graphene در دوزهای بالا (۲۰ و ۴۰ میکروگرم در میلی لیتر) باعث آسیب های غشایی می شد. با این حال، از آنجائیکه این ماده دارای خواص آنتی اکسیدانی است، چنانچه با یک لایه ی محافظ پوشانده شود، می تواند مفید باشد. اکسید گرافن دارای حداقل سمیت برای سلول ها بود و این خصوصیت آن را یک نامزد ایده آل تبدیل می کرد.

دکتر Filip، یکی از نویسندگان این مطالعه و دانشیار دانشگاه Iuliu Hatieganu در رومانی می گوید: این نتایج بسیار جالب بوده و ثابت می کند که گرافن برای استفاده در مواد دندانپزشکی، مناسب است، ما باور داریم که این پژوهش دانش جدیدی را در مورد خواص سیتوتوکسیک مواد مبتنی بر گرافن و کاربردی بالقوه آن در مواد دندانپزشکی به ارمغان خواهد آورد.

گام بعدی این تیم تحقیقاتی، ساخت مواد دندانپزشکی با اکسید گرافن و بررسی چگونگی سازگاری آن با دندانها و بررسی سمیت آنها برای سلولها است که به زودی نتایج آن منتشر خواهد شد. این تحقیق بخشی از پروژه ای تحت عنوان “نانوکامپوزیتهای جدید مبتنی بر پلیمرهای زیست سازگار و گرافن برای کاربردهای دندانی” است که بودجه آن توسط MEN-UEFISCDI در رومانی تامین گردید.

گرافن یک نانو ماده مبتنی بر کربن است که یک ساختار تک لایه دوبعدی با اتم های کربن هیبرید شده sp2 است که در یک ساختار شش ضلعی بسته بندی شده است. انواع مختلفی از نانومواد گرافن وجود دارد مانند گرافن چند چند لایه (FLG)، گرافیت فوق نازک، اکسید گرافن (GO)، اکسید گرافن احیا شده (rGO) و نانوصفحات گرافن (GNS) است.
این نانومواد گرافنی به دلیل تعداد لایه های مختلف، ویژگی های سطحی و اندازه ای که دارند، با یکیدیگر متفاوت اند. به نقل از azom، در این میان، اکسید گرافن (GO) به دلیل ویژگی های برتری که دارد، بیشترین کاربرد را دارد و دارای بسیاری از گروه های عاملی واکنش پذیر شیمیایی روی سطح خود است که تعامل با DNA، پروتئین ها، پلیمرها و مولکول های زیستی را تسهیل می کند.

یکی از چالش های درمان دندانپزشکی، ترمیم دندان های از دست رفته است. برخی مواد به کار رفته در این فرآیند به پرورش و بازسازی بافت آسیب دیده در ساختار پریودنتال کمک می کند. مواد زیستی مصنوعی که در این حوزه به کار می روند، فاقد فعالیت های القایی بافتی هستند که درمان و بازساختی عملکردی را در بسیاری از بیماران کند می کند.
داربست های اکسید گرافن (GO) که روی حفره های کشیده شده دندان سگ ها مورد استفاده قرار می گیرد باعث می شود سرعت تشکیل استخوان 5 برابر سریع تر از داربست های کلاژنی تشکیل شوند. این ماده گرافنی همچنین تکثیر و تمایز سلول های بنیادی را در سلول های استخوانی تسریع می کند.

گرافن در پزشکی نانویی به عنوان عوامل ضد میکروبی به کار می رود. اکسید گرافن (GO) در جلوگیری از رشد تمام عوامل بیماری زای دندانی مؤثر است. گرافن در ترکیب با دیگر ترکیبات مانند اکسید نانوکامپوزیت و گرافن/ روی، خواص ضدمیکروبی و ضد غشای زیستی نانویی را بهبود می بخشد.
از دیگر اثرات گرافن می توان به استفاده از آن در ایمپلنت های دندانی اشاره کرد. در فرآیند کاشت ایمپلنت دندانی، ادغام فیبر استخوانی بین سیستم زیستی میزبان و ایمپلنت دندانی رخ می دهد.  با استفاده از این ماده، سرعت  روند درمانی افزایش یافته و مانع از تجمع باکتری ها می شود. گرافنی که با لایه تیتانیوم پوشیده شده، دارای اثر خودترمیمی سطحی می شود که احتمال چسبیدن عوامل بیماری زا را در دندان ها کاهش می دهد.

منبع:
http://www.medicalnewstoday.com/releases/303556.php