КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 16-15-00003

НазваниеРазработка эффективных методов превентивной стоматологической помощи за счет нормализации обменных процессов в твердых тканях человеческого зуба in vivo с использованием биомиметических материалов, обладающих высоким реминерализационным потенциалом

РуководительСередин Павел Владимирович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет", Воронежская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

2016 г. - 2018 г.

, продлен на 2019 - 2020. Карточка проекта продления (ссылка)

Конкурс№11 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11).

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-405 - Регенеративная медицина

Ключевые словабиоактивные материалы, гидроксиапатит, физико-химические и реминерализующих свойства, твердые ткани зуба, кариес

Код ГРНТИ76.29.55

СтатусУспешно завершен

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Хорошо известно, что во многих западноевропейских странах, США, а в последнее время и в Китае большое внимание уделяется финансированию исследований и программ, направленных на повышение уровня стоматологической помощи населению, особенно на этапе профилактики заболеваний. И такой подход к делу дает убедительные результаты. В частности, распространенность стоматологических заболеваний в этих странах, примерно, в два раза ниже, чем в нашей стране. Однако анализ современной научной литературы показывает, что все достижения современной стоматологии не позволяют значительно снизить распространенность кариеса среди населения. Поэтому для эффективной профилактики заболеваний необходимо проводить реминерализирующую терапию (ремотерапию) – принудительное насыщение тканей зубов минеральными соединениями, осуществляемое за счет агентов ротовой жидкости при экзо и эндогенных профилактических мероприятиях. Данное повышение резистентности эмали зубов к воздействию кариесогенных факторов, является одним из самых распространенных и действенных направлений в современной профилактике кариеса. Доказано, что начальная форма кариеса (кариес в стадии пятна) является обратимой, и потому своевременно проведенная ремотерапия может позволить полностью восстановить затронутую кариесом эмаль. К сожалению, для эффективного лечения необходим весьма продолжительный по времени (более года) период проведения целого ряда лечебно-профилактических процедур с использованием дорогостоящих профессиональных средств. И главное, эффективность современных методов превентивной стоматологической помощи нельзя назвать высокой, так как существующие методы профилактики не гарантируют полного восстановления эмали зубов. Это связано с тем, что до сих пор до конца не раскрытыми на фундаментальном уровне являются биохимические процессы обмена веществ в твердых тканях зуба, процессы возникновения дефицита макро- и микроэлементов как в приповерхностных слоях эмали, так и в ротовой жидкости, а также предпосылки естественной биоминерализации (нормализации обменных процессов). Изучение биоминерализации является важным не только для получения представлений о том, как богатые минералами твердые ткани создаются в естественных условиях, но и с целью увеличения знаний для последующего искусственного создания моделей современных материалов для биомедицины. Таким образом, основываясь на полученных в Проекте данных, мы сможем предложить для промышленного производства лечебно-профилактические средства, нормализующие обменные процессы в твердых тканях зубов и эффективно предотвращающие развития в них кариозного процесса. В связи с этим логично может быть сформирован алгоритм лечебно-профилактических мероприятий от консервативной терапии, без препарирования твердых тканей при начальных проявлениях кариозного процесса эмали и цемента зуба, до реставрационной терапии, ориентированной на профилактику при клинически определяемых очагах деструкции твердых тканей зуба. Предлагаемые в заявляемом Проекте подходы по своей новизне и перспективности соответствуют мировому уровню и тенденциям в области фундаментальной медицины Новизна предлагаемых подходов открывает новые направления развития исследований в науке и технике. Планируемый результат не будет иметь аналогов или сопоставимых прототипов в России и частично за рубежом. В заявленном Проекте будут объединены усилия ведущих специалистов как в области профилактической и терапевтической стоматологии, так и в области создания и исследования био и нанобио материалов/объектов из Воронежского государственного университета, Центрального научно–исследовательского института стоматологии и челюстно–лицевой хирургии и Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко, давно и плодотворно работающих в рамках совместной научно–исследовательской лаборатории «Стоматологические функциональные биоактивные наноматериалы» Преимуществом и новизной предлагаемого в Проекте подхода является использование комплексного подхода к решению поставленных задач, имеющего в своей основе четыре основных направления: 1. Изучение процессов деминерализации/реминерализации во время развития кариеса эмали с привлечением экспериментальных методов анализа конденсированного состояния вещества на образцах человеческих зубов 2. Разработка технологии получения нанокристаллических биомиметических материалов на основе гидроксиапатита с использованием биологического источника кальция, воспроизводящих структурные и морфологические особенности эмали; 3. Создание органоминеральной системы, имитирующей процессы на границе раздела стоматологическая биопленка/поверхность эмали, базируясь на разработанных нами биоактивных материалах на основе гидроксиапатита кальция, по составу максимально близких к интактной эмали. 4. Изучение потенциала биореминерализации ротовой жидкости и твердых тканей человеческих зубов при проведении профилактических мероприятий с применением разработанных биомиметических материалов. 5. Проведение доклинических испытаний разработанных в Проекте биомиметических материалов на основе гидроксиапатита, обладающих высоким реминерализационным потенциалом, а также разработка на их основе эффективных методов превентивной стоматологической помощи за счет нормализации обменных процессов в твердых тканях человеческого зуба in vivo Такой подход в совокупности обеспечит целостность и неординарность к достижению цели проекта. Это позволит разработать эффективные методы превентивной стоматологической помощи за счет нормализации обменных процессов в твердых тканях человеческого зуба in vivo с использованием биомиметических материалов совпадающих по составу, морфологическим и физико-химическим свойствам с зубной тканью человека исходя из собственных экспериментальных данных.

Ожидаемые результаты
Основные ожидаемые результаты выполнения проекта: 1.Новые данные о наиболее информативных прогностических и диагностических клинико-лабораторных показателях твердых тканей зубов и ротовой жидкости, характеризующих высокую резистентность полости рта к развитию кариозного процесса, а также показатели риска для пациентов со средней и низкой кариесрезистентностью; 2. Новые данные о процессах обмена веществ и развитие кариеса в твердых тканях зубов, возникновении дефицита макро- и микроэлементов, состоянии тканевого барьера, структуре органического матрикса и спектра его биополимеров, способных препятствовать эрозии и проникновению в ткани зуба микроорганизмов; 3. Методика получения биомиметических нанокристаллических модельных материалов на основе гидроксиапатита, воспроизводящих структурные и морфологические особенности эмали, и обладающих высоким реминерализационным потенциалом. 6. Новые данные о фазообразовании биогенных апатитов. Ожидается, что будут выявлены возможные цепные реакции, имеющих место на протяжении циклов растворения/восстановления твердых тканей зуба. 7.Методика возбуждения флюоресценции твердых тканей зуба, как основа регистрации наиболее ранних стадий образования кариеса; 8.Новые экспериментальные результаты комплексных исследований структурными и спектроскопическими методами интакной и пораженной кариесом эмали. Это позволит установить цепочки фазовых превращения в пораженной области эмали зуба на начальной стадии развития кариозного процесса. Уточненные механизмы образования слабых фосфатов при взаимодействии апатита эмали с некоторыми органическими кислотами (продуктами жизнедеятельности микроорганизмов); 9.Установлена роль органики в процессах защиты кристаллов гидроксиапатита твердых тканей зуба от растворения и/или ее содействия переосаждению кристаллов гидроксиапатита, что видится нам весьма перспективной задачей будущих исследований. 10. Новые результаты экспериментальных исследований динамики процессов образования дефектов и их восстановления на поверхности эмали и биомиметических объектах, а также об условия обратимости зарождающегося кариеса эмали. 11. Новые данные о влиянии экзо и эндогенных факторов на изменение биомиметической органоминеральной системы, имитирующей процессы на поверхности эмали, для определения условий требуемых для основы восстановления поврежденных участков биологических объектов; 12. Алгоритмы лечебно-профилактических мероприятий от консервативной терапии, без препарирования твердых тканей при начальных проявлениях кариозного процесса эмали и цемента зуба, до реставрационной терапии, ориентированной на профилактику при клинически определяемых очагах деструкции твердых тканей зуба. Полученные в ходе решения данной задачи результаты предназначены для использования их при разработке мероприятий превентивной стоматологической помощи населению, особенно на этапе профилактики заболеваний, а также активной коммерциализации разрабатываемых биомиметических материалов. Оптимальным путем по доведению результата научно-исследовательской работы до конечного потребителя является его продвижение, а также апробация в медицинских учреждениях Российской Федерации (медицинские университеты, академии, НИИ) в которых будут разработаны основные подходы, практические методики и указания для практикующих врачей.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
В 2016 году во время выполнения первого этапа Проекта выполнена следующая работа: 1)Проведен аналитический обзора информационных источников по проблемам в рамках проекта; 2) Проведены экспериментальные исследования и последующий сравнительный анализ клинико-лабораторных показателей твердых тканей интактных и кариозных зубов, а также ротовой жидкости у пациентов в возрасте от 18 до 45 лет; 3) Изучено и проанализировано состояние макро- и микроэлементов в твердых тканях зубов в комплексе с биоорганическими полимерами в удаленных по клиническим показаниям интактных зубах и зубах, пораженных кариозным процессом у пациентов в возрасте от 16 до 60 лет; 4)Проведены экспериментальные исследования комплексом структурно-спектроскопических методов, в том числе с привлечением синхротронного излучения, процессов обмена веществ и развития кариозного процесса в твердых тканях зубов, возникновения дефицита макро- и микроэлементов, состояния тканевого барьера, структуры органического матрикса и спектра его биополимеров, способных препятствовать эрозии и проникновению в ткани зуба микроорганизмов; 5) Проведены экспериментальные исследования фазообразования, структуры, стехиометрии, элементного состава и термодинамических свойств продуктов эмали в условиях развития кариозного процесса; 6) Разработана методика получения нанокристаллических биомиметических материалов на основе гидроксиапатита с использованием биологического источника кальция, воспроизводящих структурные и морфологические особенности эмали и имеющих высокий потенциал реминерализации; 7) Синтезированы лабораторные образцы биомиметических материалов, при различных условиях для изменения структурных и морфологических свойств, близких по характеристикам к эмали зуба; 8) Проведен сравнительный анализ данных, полученных структурными и спектроскопическими методами для интакной и пораженной кариесом эмали, а также биомиметических материалов для определения цепочек фазовых превращения на начальной стадии развития кариозного процесса; 9) Выявлены наиболее информативные прогностические и диагностические клинико-лабораторные показатели твердых тканей зубов и ротовой жидкости, характеризующие высокую резистентность полости рта к развитию кариозного процесса, а также показатели риска для пациентов со средней и низкой кариесрезистентностью; 10) Подготовлена заявка на патент; В рамках выполненных работ получены следующие научные результаты: Результаты анализа клинико-лабораторных показателей твердых тканей интактных и кариозных зубов, а также ротовой жидкости у пациентов в возрасте от 18 до 45 лет показали, что при средней кариесрезистентности имели место следующие признаки: кариозное поражение только жевательных зубов, не каждый год появление новых кариозных полостей, отсутствие депульпированных зубов, небольшое количество налета на зубах. Для пониженной средней кариесрезистентности были характерны кариозные поражения передних зубов, ежегодное появления новых кариозных полостей, быстрое «выпадение» пломб в течение одного-двух лет, наличие нескольких кариозных полостей в одном зубе, наличие депульпированных зубов, большое количество налета на зубах. При низкой кариесрезистентности кариозным процессом поражены все зубы с прогрессирующей деструкцией твердых тканей. В своей работе пациентов этой группы мы не учитывали, так как профилактические мероприятия при выраженной деструкции твердых тканей зубов были не эффективны. Пациенты последней группы получали комплекс лечебных мероприятий, включающий терапевтические, хирургические и ортопедические методы. При этом наиболее информативными и прогностически значимыми клинико-лабораторными показателями, характеризующими резистентность полости рта к развитию кариозного процесса, являются: электропроводность твердых тканей зубов, кариесогенность и содержание короткоцепочечных жирных кислот в зубном налете, микрокристаллизация, вязкость и содержание лизоцима в ротовой жидкости, что позволяет в комплексе считать их показателями риска при отклонении от контрольных значений при высокой кариесрезистентности. На основании данных, полученных комплексом структурно-спектроскопических методов развитие кариозного процесса в эмали характеризуется ростом деформационных и валентных колебаний связей N-C-O, N-H и C=O, уменьшением индекса кристалличности и текстуррированности, а также отсутствию преимущественной ориентации кристаллов ГАП в пораженной эмали, что говорит о деструктивных процессах в органическом матриксе кристалла гидроксиапатита. В результате подповерхностой деминерализации в дальнейшем разрушается и сам кристалл эмали. При изучении весовых процентов химических элементов, содержащихся в эмали интактных и кариозных зубов, с помощью проведенного факторного анализа выявлена значимость группы элементов, определяющих патологические изменения в очаге поражения. Первый, наиболее значимый фактор состоит из таких элементов, как углерод, фосфор, кальций, хлор и сера, второй фактор – кислород, третий – натрий при патологическом процессе. Значения остальных элементов менее значимы. Методом Рамановской спектромикроскопии показано, что в области кариозной фиссуры в начальных стадиях развития кариозного процесса зарактерно образование дигидрата дикальцийфосфата - CaHPO4. Сравнительный анализ структурных и спектроскопических данных для интакной и пораженной кариесом эмали показывает, что в области пристеночной деминерализации кариозной фиссуры существенно изменяется фазовый состав ее минеральной составляющей. Обнаруженное изменение в перераспределении мод колебаний и групп в интактной эмали и возникновение А-типа замещения карбанатионом OH-группы в кариозной области отвечает предположениям о возникновении более растворимой фазы - карбонат-замещенного гидроксиапатита. На основе отработанной технологии получения биомиметических материалов удалось получить биокомпозиты с составом, в котором соотношение органической и неорганической составляло 5/95, 25/75, 40/60. Это позволило смоделировать не только состав, но и оптические характеристики (ИК-спектры и люминесценцию) нативных тканей человеческого зуба (эмали и дентина). Выполнено участие в международном семинаре в роли основного приглашенного докладчика (приглашенного профессора) с презентацией целей, задач и уже имеющихся результатов работы по Проекту Семинар организован крупнейшим Университетом в Мексике - Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. В Рамках семинара был организован круглый стол с заинтересованными в результатах Проекта зарубежными (мексиканскими и американскими) представителями университетов и фирм-производителей стоматологической фармации. Репортаж и информация о докладе в рамках визита руководителя проекта Павла Середина в качестве приглашенного профессора в Университет г. Пуэбла, Мексика на официальной странице Facebook Института Физики и химии материалов Университета г. Пуэбла, Мексика https://www.facebook.com/LISDER/photos/a.304314102916553.94946.235518136462817/1351403984874221/?type=3&theater https://www.facebook.com/media/set/?set=a.1355956751085611.1073741838.235518136462817&type=3

Публикации

1. Голощапов Д.Л., Кашкаров В.М., Середин П.В., Ипполитов Ю.А., Плотникова Я.А., Бамбери К. The study of efficiency of endogenous and exogenous preventive methods of tooth enamel remineralisation by FTIR microscopy using synchrotron radiation Journal of Physics: Conference Series, Volume 741, Issue 1, 15 September 2016, Article number 012054 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1088/1742-6596/741/1/012054

2. Середин П.В., Голощапов Д.Л., Кашкаров В.М., Ипполитов Ю.А., Бамбери К. The investigations of changes in mineral-organic and carbon-phosphate ratios in the mixed saliva by synchrotron infrared spectroscopy Results in Physics, Volume 6, 2016, Pages 315-321 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.rinp.2016.06.005

3. Середин П.В., Голощапов Д.Л., Кашкаров В.М., Ипполитов Ю.А., Прутский Т. Emission properties of biomimetic composites for dentistry Results in Physics, Volume 6, 2016, Pages 447-448 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.rinp.2016.08.003

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В 2017 году во время выполнения второго этапа Проекта выполнена следующая работа: -исследованы процессы деминерализации/реминерализации, а также условия обратимости зарождающегося кариеса эмали; - изучены особенности флюоресценции от микроучастков твердых тканей зуба, в том числе микро-участков эмали, подвергшихся деминерализации и пораженной кариесом на начальной стадии формирования; -отработаны подходы к возбуждению флюоресценции, которые смогут являться основой методик регистрации наиболее ранних стадий образования кариеса; -уточнены механизмы образования слабых фосфатов при взаимодействии апатита эмали с некоторыми органическими кислотами (продуктами жизнедеятельности микроорганизмов), в том числе с помощью детектированных изменений флюоресценции; -выполнены работы по синтезу и исследованию структурных и морфологических, биомиметических материалов на основе гидроксиапатита полученных с рядом введенных примесей, для достижения изменения физико-химических свойств материала и их химического и структурного сродства твердым тканям зубов с последующим их использованием для восстановления пораженных кариесом областей зуба и модельного анализа на воздействия различной природы; -изучена роль органической компоненты в процессах защиты кристаллов гидроксиапатита твердых тканей зуба от растворения и/или ее содействия переосаждению кристаллов; -создана и исследована органоминеральная система, на основе нанокристаллических биомиметических материалов, имитирующую процессы на границе раздела стоматологическая биопленка/поверхность эмали; -изучен потенциал биореминерализации ротовой жидкости и твердых тканей человеческих зубов при проведении профилактических мероприятий с применением разработанных биомиметических материалов. В рамках выполненных работ получены следующие научные результаты: С использованием методов Рамановской спектроскопии для анализа состояния и фазового состава человеческих зубов, процессов деминерализации/реминерализации, а также условий обратимости зарождающегося кариеса эмали нам удалось показать, что на начальных стадиях развития кариозного процесса (кариес фиссуры) элементный состав пораженной области, т.е. степень замещений в ней, изменяется с глубиной проникновения кариеса в эмаль. Это означает, что кариес - это не просто цепь химических превращений при процессах растворения гидроксиапатита. При селективном растворении минералов существует вероятность их переосаждения, что позволяет говорить о возможных обратных процессах роста кристаллов ГАП на пораженных участках твердых тканей зуба. Анализируя полученные результаты, а также литературные данные аналогичных работ, можно с уверенностью говорить о недооцененной роли органики в процессах развития кариеса, что требует пристального всестороннего ее изучения, поскольку именно органическая составляющая может выступать в роли ингибитора роста кристаллов гидроксиапатита. Так частичное при развитии кариеса растворение апатита эмали при взаимодействии с кислотой может означать потерю, в первую очередь, именно OH групп в решетке апатита эмали, а поскольку концентрация кислот, воздействующих на эмаль зуба непостоянна во времени, и гидроксиапатит является наиболее вероятной конечной фазой, то кратковременное восстановление структуры эмали с образованием карбонат-замещенного гидроксиапатита по А-типу замещения вполне вероятно. Исследования микро-участков кариеса фиссуры подтвердили предположения об образовании слабых фосфатов при взаимодействии апатита эмали с органическими кислотами (продуктами жизнедеятельности микроорганизмов). Полученные методом Рамановской спектромикроскопии экспериментальные результаты свидетельствуют об образовании дигидрата дикальцийфосфата - CaHPO4 в области пристеночной деминерализации кариозной фиссуры. Сравнительный анализ структурных и спектроскопических данных для интакной и пораженной кариесом эмали показывает, что на стадии пристеночной диминерализации характерно возникновение более растворимой фазы - карбонат-замещенного гидроксиапатита. Используя методику возбуждения флюоресценции от твердых тканей зуба, мы исследовали области эмали с кариозной фиссурой Анализ полученных экспериментальных результатов показал, что вокруг областей кариозной фиссуры хорошо визуализируются более светлые области твердых тканей зуба, имеющие соответственно более высокую интенсивность возбужденной флюоресценции. Это интенсивное свечение в вокруг кариозной фиссуры, отличается по цвету и интенсивности от излучения всей засвеченной области интактной эмали, и имеет латеральные размеры сопоставимые с размерами фиссуры.. Т.е. примыкающие к кариозной фиссуре микроучастки эмали (область пристеночной деминерализации), вследствие дезориентации в них кристаллов гидроксиапатита, имеют более высокий выход флюоресценции, чем области интактной эмали и могут быть легко детектированы еще до стадии белого пятна, когда необратимо изменен органоминеральный комплекс и происходит интенсивное удаление минеральной составляющей. Кроме того: - Создана и исследована органоминеральная система, на основе нанокристаллических биомиметических материалов, имитирующую процессы на границе раздела стоматологическая биопленка/поверхность эмали; Проведена работа на оборудовании установки класса “мегасайнс” - Австралийский синхротрон г. Мельбурн с целью использования уникального оборудования синхротронного научного центра для проведения прецизионных оптических исследований механизмов образования слабых фосфатов при взаимодействии апатита эмали с некоторыми органическими кислотами. Кроме того выполнена работа на оборудовании Индийского института науки с целью уточнения особенностей флюоресценции от микроучастков твердых тканей зуба, в том числе микро-участков эмали, подвергшихся деминерализации и пораженной кариесом на начальной стадии формирования. Во время визита в Indian Institute of Science выполнено участие в международном семинаре в роли основного приглашенного докладчика (приглашенного профессора) с презентацией целей, задач и уже имеющихся результатов работы по Проекту. Семинар организован крупнейшим научным центром г Бангалора – Indian Institute of Science. В Рамках семинара был организован круглый стол с заинтересованными в результатах Проекта представителями университетов и фирм-производителей стоматологической фармации Индии. Презентация и отчетные материалы (фото) прикреплены в соответствующем разделе данного отчета.

Публикации

1. Авраамова О.Г., Ипполитов Ю.А., Плотникова Я.А., Середин П.В., Голощапов Д.Л., Алешина Е.О. Increased oral fluid remineraling function by endogenous and exogenous saturation methods of its mineral complexes Stomatologiia, Volume 96, Issue 2, 1 January 2017, Pages 6-11 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.17116/stomat20179626-11

2. Голощапов Д.Л, Минаков Д.А., Домашевская Э.П., Середин П.В. Excitation of luminescence of the nanoporous bioactive nanocrystalline carbonate-substituted hydroxyapatite for early tooth disease detection Results in Physics, Volume 7, 2017, Pages 3853-3858 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.09.055

3. Середин П.В., Голощапов Д.Л., Гущин М.С., Ипполитов Ю.А., Прутских Т. The importance of the biomimetic composites components for recreating the optical properties and molecular composition of intact dental tissues Journal of Physics: Conference Series, Volume 917, 042019, 2017 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1088/1742-6596/917/4/042019

4. Середин П.В., Голощапов Д.Л., Прутских Т., Ипполитов Ю.А. Fabrication and characterisation of composites materials similar optically and in composition to native dental tissues Results in Physics, Volume 7, 2017, Pages 1086-1094 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.02.025

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В 2018 году во время выполнения третьего этапа Проекта выполнена следующая работа: –изучено развитие кариеса зуба человека по глубине и установлены начальные /остаточные кариесогенные факторы; –определены условия обратимости зарождающегося кариеса эмали на основе фазообразования, структуры, стехиометрии, элементного состава осаждаемых и новообразуемых слоев эмали; –изучены изменения происходящие в молекулярном составе слюны у людей с множественным кариесом с использованием спектроскопических методов анализа; –выявлены потенциальные биомаркеры в ротовой жидкости человека, для эффективного определения физиологических и патологических процессов связанных с развитием кариеса; –предложены для промышленного производства и проведены доклинические исследования лечебно-профилактические средств на основе разработанных в Проекте лабораторных образцов биомиметических материалов, нормализующих обменные процессы в твердых тканях зубов для предотвращения развития кариозного процесса. –сформированы алгоритмы лечебно-профилактических мероприятий от консервативной терапии, без препарирования твердых тканей при начальных проявлениях кариозного процесса эмали и цемента зуба, до реставрационной терапии, ориентированной на профилактику при клинически определяемых очагах деструкции твердых тканей зуба. В рамках выполненных работ получены следующие научные результаты: – С использованием методов ИК-спектромикроскопии, а том числе с использованием синхротронного излучения на оборудовании установки класса “мегасайнс” - Австралийский синхротрон г. Мельбурн, Рамановской и флюоресцентной спектроскопии для анализа процессов деминерализации/реминерализации, а также условий обратимости зарождающегося кариеса эмали нам удалось показать, что созданные нами биокомпозиты на основе карбонат-замещенного гидроксиапатита, синтезированного из биологического источника кальция и органической составляющей, имеющей в своем составе группу соединений, обнаруживаемых в эмалевых канальцах зубов: аминокислот L-аргинин гидрохлорид, L-гистидин, L-лизин гидрохлорид и важной для обменных процессов гиалуроновой кислоты, являются перспективными агентами реминерализации нативной зубной ткани. – Экспериментально показано, что вследствие многоэтапности процесса ионного обмена реминерализующие агенты должны длительное время удерживаться в полости рта и вступать в контакт с эмалью зубов. Для этого необходимо проведение активной реминерализации твердой ткани зуба с использованием биокомпозитов на основе карбонат-замещенного гидроксиапатита, синтезированного из биологического источника кальция и органической составляющей, имеющей в своем составе группу соединений, обнаруживаемых в эмалевых канальцах зубов. Возврат от дигидрата дикальцийфосфата, образующегося в кариозной области при развитии заболевания, к стабильной фазе происходит через замещения в структуре карбонат-замещенного гидроксиапатита связей на OH из вводимого в состав биоматериала органического комплекса, и способствующего биологическим процессам реминерализации эмали и стабилизации буферной системы, обеспечивающей наличие в ней свободных ионов кальция. – Методом FTIR, в том числе с использованием синхротронного излучения, определены особенности в ИК-спектрах, а также рассчитаны минерал-органическое, углерод-фосфатное, AmidII/AmidI и protein/thiocyanate соотношения и выявлены изменения, происходящие в молекулярном составе слюны у людей с множественным кариесом с использованием спектроскопических методов анализа. – На основе комплексного анализа экспериментальных данных удалось показать, органоминеральный баланс ротовой жидкости у лиц, страдающих множественным кариесом, сдвигается в сторону сокращения содержания в ней минеральных групп и комплексов и увеличения органической составляющей. Интегральным показателем этих изменений молекулярного состава является отношение AmidII/AmidI. В группе с множественным кариесом это соотношения возрастает на величину ~ 120% по отношению к группе здоровых пациентов. – Наиболее показательные изменения в составе ротовой жидкости людей страдающих множественным кариесом происходят в отношении количества групп −N=C=S соотносимых с присутствием в слюне thiocyanate и наблюдаемых в ИК-спектре в области 2150 – 1950 см-1. В случае множественного кариеса зубов в образцах смешанной слюны более чем в два раза увеличивается содержание тиоционатов. Кроме того, в смешанной слюне появляются карбоновые группы сложных эфиров, липидов и углеводов, появление которых характерно при процессах развития кариеса. – Полученные нами комплексные результаты и отработанная методика могут использоваться в роли биомаркеров и диагностического подхода при анализе образцов смешанной слюны пациентов для оценки кариесогенной ситуации. – В результате выявления с помощью гистохимических реакций в твердых тканях зуба низкомолекулярных катионных белков и гиалуроновой кислоты, было предложено фирме «Радуга-Р», Воронеж включить вещества белковой природы и карбонат замещенный гидроксиапатит из биогенного источника кальция в состав лечебно-профилактических средств для предупреждения развития начального кариозного и вторичного кариозного процесса при реставрационной терапии. – Полученные в Проекте результаты позволили нам сформировать алгоритмы лечебно-профилактических мероприятий, ориентированных на профилактику развития кариозного процесса в твердых тканях зуба. – Научные результаты выполненного нами Проекта уже внесли весомый вклад в решении задачи восстановительной и регенеративной медицины, связанной с разработкой эффективных мер профилактики социально значимых стоматологических заболеваний кариесогенного характера, имеющих наибольшее значение ввиду влияния на все сферы социальной деятельности человека. Разработанные в Проекте методы превентивной стоматологической помощи за счет нормализации обменных процессов в твердых тканях человеческого зуба in vivo с использованием биомиметических материалов доведены организаторов здравоохранения в РФ. – Базируясь на полученных в нашем Проекте данных в 2019 году в Воронежской области запланирован старт пилотного проекта по коррекции пищевого поведения школьников в целях профилактики развития кариеса у них. План профилактических мероприятий по предупреждению развития кариеса зубов у детей школьного возраста основан на концепции этиологии заболевания, а также условиях нормализации обменных процессов в твердых тканях человеческого зуба при использовании экзогенных и эндогенных методик профилактики кариеса, определенных при выполнении работ по Проекту. Ссылки на информационные ресурсы в сети Интернет (url-адреса), посвященные проекту: http://www.dentistrytoday.com/news/industrynews/item/3421-people-with-caries-have-more-organic-components-in-their-saliva https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-06/arsc-nwt060818.php https://chelorg.com/2018/05/30/the-doctors-learned-to-predict-the-development-of-caries/ https://indicator.ru/news/2018/05/30/kak-predskazat-razvitie-kariesa/ https://chrdk.ru/news/rossiiskie-uchenye-nauchilis-predskazyvat-karies-po-slyune http://rscf.ru/en/node/3126 https://riavrn.ru/news/voronezhskie-uchenye-razrabotali-metod-diagnostiki-kariesa/ https://rg.ru/2018/06/04/reg-cfo/v-voronezhe-pridumali-sposob-predotvratit-karies.html https://www.vrn.kp.ru/online/news/3135559/ http://www.sib-science.info/ru/institutes/veschestva-pomogut-borotsya-30052018 https://ria.ru/science/20180530/1521663341.html https://www.pravda.ru/news/science/30-05-2018/1385135-zyb-0/ http://polit.ru/news/2018/05/31/ps_rnf/ https://iz.ru/749731/2018-05-30/mediki-nauchilis-predskazyvat-razvitie-kariesa https://nation-news.ru/370134-rossiiskie-mediki-nauchilis-po-slyune-predskazyvat-razvitie-kariesa https://health.mail.ru/news/naydennye_vonbsprtu_veschestva_pomogut_borotsya/ http://www.nanonewsnet.ru/news/2018/naidennye-vo-rtu-veshchestva-pomogut-borotsya-s-kariesom http://vestivrn.ru/novosti/voronezhskie-spetsialistyi-sdelali-otkryitie-sposobnoe-izmenit-predstavlenie-o-lechenii-kariesa_2018-7-10_15-5

Публикации

1. Ипполитов Ю.А., Плотникова Я.А., Середин П.В., Голощапов Д.Л., Беркович М.В. Hygienic aspects of endo- and exogenic methods of prevention of caries and their efficiency in the remineralization of teeth enamel Gigiena i Sanitariya, 97(8): 710-713 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-8-710-713

2. Середин П.В., Голощапов Д.Л., Ипполитов Ю.А., Вонгсвивут П. Pathology-specific molecular profiles of saliva in patients with multiple dental caries—potential application for predictive, preventive and personalised medical services EPMA Journal, June 2018, Volume 9, Issue 2, pp 195–203 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1007/s13167-018-0135-9

3. Середин П.В., Голощапов Д.Л., Ипполитов Ю.А., Каливраджиян Е.С. Does dentifrice provide the necessary saturation of ions in oral fluids to favour remineralisation? Russian Open Medical Journal, Volume 7. Issue 1. Article CID e0106 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.15275/rusomj.2018.0106

4. Середин П.В., Голощапов Д.Л., Кашкаров В.М., Лукин А.Н., Гущин М.С., Ипполитов Ю.А., Прутских Т. Structural and Spectroscopic Investigation of Biomimetic Composites—Promising Agents for the Remineralization of Native Dental Tissue Journal of Surface Investigation, Volume 12, Issue 3, 1 May 2018, Pages 442-451 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S1027451018020131

5. Середин П.В., Голощапов Д.Л., Плотникова Я.А., Ипполитов Ю.А., Вонгсвивут П. Diagnostic potential of the oral fluid for the observation people with multiple dental caries by means of FTIR Journal of Physics: Conference Series, - (год публикации - 2018)

6. Ипполитов Юрий Алексеевич , Ипполитов Иван Юрьевич , Петров Игорь Юрьевич , Коровкина Анна Николаевна , Коровкин Владимир Владимирович , Чан Чонг Чунг , Петров Александр Игоревич Способ индексной оценки деструкции тканей пародонта в области дентального имплантата -, 0002644695 (год публикации - )

7. - Найденные во рту вещества помогут бороться с кариесом Индикатор, - (год публикации - )

8. - Российские ученые нашли способ предсказывать развитие кариеса Газета.Ru, 30.05.2018 (год публикации - )

9. - Российские учёные предложили способ выявления и борьбы с кариесом на ранних стадиях ВЕСТИ, - (год публикации - )

10. - Российские медики научились предсказывать развитие кариеса РИА НОВОСТИ, - (год публикации - )

11. - Найденные во рту вещества помогут бороться с кариесом Nanonewsnet, - (год публикации - )

12. - Воронежские специалисты сделали открытие, способное изменить представление о лечении кариеса Вести Воронеж, - (год публикации - )

13. - The doctors learned to predict the development of caries Russia News Today, - (год публикации - )

14. - New way to predict caries progression EurekAlert!, - (год публикации - )

15. - People With Caries Have More Organic Components in Their Saliva Dentistry Today, - (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
Полученные в ходе выполнения Проекта научные результаты предназначены для разработки мероприятий превентивной стоматологической помощи населению, особенно на этапе профилактики заболеваний, а также активной коммерциализации разработанных нами в Проекте биомиметических материалов. Оптимальным путем по доведению результата научно-исследовательской работы до конечного потребителя является его продвижение, а также апробация в медицинских учреждениях Российской Федерации (медицинские университеты, академии, НИИ) в которых будут проверены разработанные нами в Проекте подходы, методики и указания для практикующих врачей.