Ρίχνοντας φως στο ζήτημα της οδοντικής υπερευαισθησίας

Φωτογραφία του Σύγχροτρου στην Γκρενόμπλ

Κατανοώντας σε βάθος την Υπερευαισθησία της Οδοντίνης

Αναρωτηθήκατε ποτέ ποια είναι η σχέση μεταξύ της ευαισθησίας των δοντιών και των ρωμαϊκών τεχνουργημάτων που είναι θαμμένα στην οικογενειακή βίλα του Ιουλίου Καίσαρα;

Η απάντηση είναι το μέγεθος οκτώ γηπέδων ποδοσφαίρου και παράγει φως που είναι περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο φορές φωτεινότερο από τον ήλιο.¹ Καλώς ήλθατε στην επιστήμη του σύγχροτρου, όπου η αξιοσημείωτη τεχνολογία απεικόνισης ρίχνει ισχυρό φως στην υπερευαισθησία οδοντίνης (ή ευαισθησία δοντιών, όπως συνηθίζεται να αναφέρεται) - και παρέχει σαφέστερη εικόνα για το πώς λειτουργούν τα προϊόντα. Διαβάστε παρακάτω για να μάθετε περισσότερα.

Τι είναι ένα Σύγχροτρο;

Το 2015, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μία από τις μεγαλύτερες και φωτεινότερες εγκαταστάσεις ακτίνων Χ στον κόσμο για να αποκαλύψουν γραφή σε αρχαίους κυλίνδρους που θάφτηκαν και ανθρακοποιήθηκαν από την έκρηξη του Βεζούβιου το 79 μ.Χ.² Τώρα - χάρη στην απεικόνιση υψηλής ενέργειας ακτίνων Χ σε μια γιγαντιαία μηχανή που ονομάζεται σύγχροτρο - ολόκληρα κείμενα από τη λεγόμενη «αόρατη βιβλιοθήκη» είναι στα πρόθυρα να γίνουν ορατά από το σύγχρονο κοινό.³ Το αόρατο γίνεται ορατό.

Σήμερα, η ίδια τεχνολογία χρησιμοποιείται για να βοηθήσει την κατανόησή μας σχετικά με τα ευαίσθητα δόντια - με παρόμοια φωτεινά αποτελέσματα. Το φως Σύγχροτρου - εκατό δισεκατομμύρια φορές πιο φωτεινό από τις ακτίνες Χ των νοσοκομείων - επιτρέπει, για πρώτη φορά στους επιστήμονες, να κοιτάξουν βαθιά μέσα στα δόντια για να δουν πώς οι συνθέσεις οδοντόκρεμας επηρεάζουν την απόφραξη της οδοντίνης με την πάροδο του χρόνου. Πιστεύουμε ότι είναι πρωτοποριακή επιστήμη. Και οδηγεί σε μια σταδιακή αλλαγή στην κατανόηση της οδοντόκρεμας.

Υπερευαισθησία οδοντίνης: το σημείο του πόνου

υπερευαισθησία οδοντίνης ή η ευαισθησία των δοντιών, είναι μια ιδιαίτερα διαδεδομένη κατάσταση. Το 1/3 του ενήλικου πληθυσμού πάσχει από αυτό - αλλά μόνο περίπου οι μισοί από αυτούς το αντιμετωπίζουν ενεργά.⁴ Αυτοί οι αριθμοί προκαλούν ακόμη μεγαλύτερη έκπληξη αν σκεφτεί κανείς ότι κάτι τόσο απλό όπως η επιλογή οδοντόκρεμα μπορεί να βοηθήσει στην ανακούφιση του πόνου που προκαλείται από την υπερευαισθησία οδοντίνης. Τώρα, χάρη στην πρωτοποριακή νέα έρευνα, αρχίζουμε να βλέπουμε πώς γίνεται με ακόμη μεγαλύτερη λεπτομέρεια.

Η έρευνα για την υπερευαισθησία της οδοντίνης βρίσκεται σε εξέλιξη για περισσότερο από έναν αιώνα, με μεγάλη εστίαση στην υδροδυναμική θεωρία, η οποία δηλώνει ότι το υγρό που κινείται μέσα από τα οδοντικά σωληνάρια είναι μια κύρια αιτία ευαισθησίας.^5,6 Υπάρχουν μελέτες που έχουν διερευνήσει πώς τα σκευάσματα οδοντόκρεμας μπορούν να φράξουν τα οδοντικά σωληνάρια και να μπλοκάρουν τις οδούς μέσω της οδοντίνης. Αυτό μπορεί να μειώσει τη ροή του υγρού και να αποτρέψει την πυροδότηση των νεύρων των δοντιών. Αλλά μόνο αν το δεις, το πιστεύεις.

Τα τελευταία χρόνια, οι συμβατικές τεχνικές απεικόνισης μας βοήθησαν να δείξουμε το βάθος και την ανθεκτικότητα της απόφραξης της οδοντίνης στα βουρτσισμένα δόντια. Όμως, μέχρι τώρα, δεν μπορούσαμε να απεικονίσουμε με τόση χωρική λεπτομέρεια την επίδραση που έχουν οι συνθέσεις της οδοντόκρεμάς μας στην απόφραξη των οδοντικών σωληναρίων με την πάροδο του χρόνου. Είναι μια τρομερή εργασία - Εξάλλου, ένα σωληνάριο είναι 1/50 της διαμέτρου μιας τρίχας και μπορεί να υπάρχουν έως και 30.000 σε ένα δόντι. Η παρακολούθηση της επίδρασης μιας οδοντόκρεμας σε μια τόσο περίπλοκη μικροδομή επωφελείται από μια εντελώς νέα προσέγγιση - και τεχνολογία αιχμής.

H αποφασιστικότητά μας να προωθήσουμε την επιστήμη της ευαισθησίας συνεχίζει να οδηγεί σε βελτιώσεις στις συνθέσεις της οδοντόκρεμας Sensodyne. Αυτή η αποφασιστικότητα μας οδήγησε στην Ευρωπαϊκή Εγκατάσταση Ακτινοβολίας Σύγχροτρου (European Synchrotron Radiation Faciity- ESRF) στη Γκρενόμπλ - ένα από τα μεγαλύτερα σύγχροτρα στον κόσμο - για να ξεπεράσουμε τα όρια του δυνατού για την κατανόηση της τεχνολογίας οδοντόκρεμας.

Η επιφάνεια του ESRF μπορεί να χωρέσει περίπου 8 γήπεδα ποδοσφαίρου

Η Dr Christabel Fowler, Επικεφαλής Καινοτομίας, Ε&Α Στοματικής Υγιεινής, Haleon, εξηγεί γιατί:

«Πάντα προσπαθούμε να κάνουμε τις συνθέσεις μας καλύτερες, χρησιμοποιώντας την καλύτερη επιστήμη για να παρέχουμε προστασία και ανακούφιση σε άτομα που υποφέρουν από ευαισθησία. Η εργασία μας σε σύγχροτρο βασίζεται σε αυτόν τον στόχο. Θέλουμε να καθιερώσουμε νέες τεχνικές που μας επιτρέπουν να δούμε τη δομή των δοντιών και τον τρόπο δράσης των προϊόντων μας με περισσότερες λεπτομέρειες. Αν μπορούμε να οπτικοποιήσουμε καλύτερα πώς λειτουργούν οι οδοντόκρεμες μας, είναι πιο εύκολο για τους επαγγελματίες οδοντιάτρους να κατανοήσουν την επιστήμη πίσω από αυτές - και να βοηθήσουν τους ασθενείς να επιλέξουν μια οδοντόκρεμα που τους βοηθά να απαλλαγούν από τον πόνο των ευαίσθητων δοντιών».

«Γνωρίζουμε από τους ειδικούς συνεργάτες μας ότι η κατανόηση του τρόπου δράσης μιας οδοντόκρεμας μπορεί να βελτιώσει την επιλογή θεραπείας του ασθενή. Η οδοντίατρος, Dr Liz Mitrani, με έδρα τη Νέα Υόρκη, λέει: «Αν μπορώ να κατανοήσω την επιστήμη πίσω από μια οδοντόκρεμα, μου δίνει την αυτοπεποίθηση να τη συστήσω. Αν μπορώ να οπτικοποιήσω πώς λειτουργεί - και να το εξηγήσω στους ασθενείς - είναι πολύ πιο πιθανό να συμμορφωθούν με τη θεραπεία.»

Αυτό αποτελεί μεγάλο κατόρθωμα. Και αυτό μας παρακίνησε να πάμε στο ESRF - για να βοηθήσουμε τους οδοντιάτρους να δουν αυτή την επιστήμη με μικροσκοπική λεπτομέρεια.

Η επιστήμη του Σύγχροτρου

Το ESRF είναι ένας φάρος για την επιστήμη, με το φως σύγχροτρου να τροφοδοτεί μερικές από τις πιο πρωτοποριακές ανακαλύψεις στον κόσμο. Για παράδειγμα, στη βραβευμένη με Νόμπελ εργασία, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το ESRF για να αποκαλύψουν τη δομή του ριβοσώματος.⁷ Χωρίς ριβοσώματα, δεν θα υπήρχε ζωή. Χωρίς σύγχροτρο, δεν θα ξέραμε ποτέ. Το ESRF διαδραματίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη αντιιικών φαρμάκων και στην αναζήτηση εμβολίων κατά του COVID-19.⁸

Στην πραγματικότητα, οι εξαιρετικές ιδιότητες των ακτίνων Χ σύγχροτρου βοηθούν να ξεκλειδωθούν τα μυστικά των πάντων, από ιούς και ζωτικά όργανα, έως μπαταρίες, γυαλί και πάπυροι του Ερκουλάνεουμ. Τώρα, σε επιστημονική έρευνα που δεν είχε γίνει ποτέ πριν, το ESRF ρίχνει το φως του στα δόντια – επιτρέποντάς μας να δούμε τι συμβαίνει μέσα στα οδοντικά σωληνάρια τρισδιάστατα, με την πάροδο του χρόνου, μετά τη χρήση της Sensodyne Repair & Protect.

900 επιστήμονες επισκέπτονται το ESRF κάθε έτος

Πόσο καιρό στο δόντι;

Η επιστήμη της παραμένει υπερευαισθησία οδοντίνης οδοντικής υπερευαισθησίας έχει προχωρήσει με τις συμβατικές τεχνικές απεικόνισης που έχουν δείξει την επίδραση της οδοντόκρεμας σε μικρά δείγματα οδοντικών σωληναρίων. Ωστόσο, αν και τεχνικές όπως η Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης Εστιασμένης Δέσμης Ιόντων (FIB-SEM) παρέχουν εξαιρετικά υψηλή ανάλυση, έχουν μικρό οπτικό πεδίο. Τα σύγχροτρα μπορούν να εξετάσουν πολύ μεγαλύτερες περιοχές σε 3D. Με μικροσκοπική λεπτομέρεια. Και με μεγάλη ταχύτητα.

Εκεί που οι μελέτες FIB-SEM μπορούν να αναλύσουν μόνο 30-40 σωληνάρια τη φορά, τα σύγχροτρα μπορούν να σαρώσουν χιλιάδες σε λίγα λεπτά με μία μόνο σάρωση. Αυτό δίνει μια πιο αντιπροσωπευτική άποψη για το τι συμβαίνει σε ένα δόντι. Μπορούμε να δούμε πόσο μακριά έχει διανύσει η απόφραξη και πόσο καιρό παραμένει εκεί.

Ομοίως, οι περισσότερες συμβατικές τεχνικές είναι καταστροφικές: οι επιστήμονες πρέπει να τεμαχίσουν σε δείγματα για να δουν μέσα, πράγμα που σημαίνει ότι κάθε σάρωση απαιτεί διαφορετικό δείγμα. Η απεικόνιση συγχρότρου δεν είναι καταστροφική, επιτρέποντας μελέτες «time lapse» που σαρώνουν τα ίδια οδοντικά σωληνάρια, ξανά και ξανά, για να δείξουν την επίδραση μιας οδοντόκρεμας στην απόφραξη σε διαφορετικά χρονικά σημεία. Είναι μια πύλη στην τετραδιάστατη απεικόνιση, όπου η τέταρτη διάσταση είναι ο χρόνος. Η τεχνική έχει τη δυνατότητα να μεταμορφώσει τη θεραπεία ευαίσθητων δοντιών.

Φως 100 δισεκατομμύρια φορές πιο φωτεινό από τις ακτινογραφίες του νοσοκομείου

Προστασία της Οδοντίνης

Δουλέψαμε πάνω στην Sensodyne Repair & Protect για περίπου μια δεκαετία και θέλαμε να οπτικοποιήσουμε τον τρόπο δράσης μιας νέας, ανασχεδιασμένης σύνθεσης που αναπτύσσουμε εδώ και τέσσερα χρόνια: Sensodyne Repair & Protect Deep Repair. Το σκεύασμα περιέχει NovaMin, το οποίο βοηθά στη δημιουργία ενός επανορθωτικού στρώματος πάνω και μέσα στα οδοντικά σωληνάρια.^9,10 Το επανορθωτικό στρώμα αρχίζει να χτίζεται από την πρώτη χρήση και συνεχίζει να χτίζεται, με μελέτες in vitro που αποδεικνύουν ότι είναι ανθεκτικό σε πρόκληση 10 λεπτών διαιτητικού όξινου.^9,10

H Sensodyne Repair & Protect Deep Repair είναι κλινικά αποδεδειγμένο ότι ανακουφίζει - και παρέχει μακροχρόνια προστασία έναντι της οδοντικής υπερευαισθησίας.^11,12 Αλλά θέλαμε να πάμε βαθύτερα και να δούμε με ακόμη μεγαλύτερη λεπτομέρεια πώς λειτούργησε στην οδοντίνη με την πάροδο του χρόνου. Σύμφωνα με τον Dr. Kamel Madi, συνιδρυτή του 3Dmagination -ο οποίος ηγήθηκε της μετέπειτα μελέτης time lapse στο ESRF- ένα σύγχροτρο ήταν ο μόνος τρόπος:

«Τα σωληνάρια είναι πολύπλοκα, ποικίλλουν σε πυκνότητα, διάμετρο και προσανατολισμό από τοποθεσία σε τοποθεσία. Η απόφραξη είναι επίσης πολύπλοκη, με το «μπλοκάρισμα» να εξαρτάται από το βάθος και το χρόνο. Ένα φραγμένο σωληνάριο μπορεί να έχει τη δυνατότητα να ξανανοίξει. Επομένως, η μέτρηση του βάθους απόφραξης - και η χαρτογράφηση των μηχανισμών αποκλεισμού με την πάροδο του χρόνου - απαιτεί δυναμική πρόσβαση στην τρισδιάστατη μορφολογία των σωληναρίων. Αυτό είναι πραγματικά δυνατό μόνο σε ένα σύγχροτρο».

Η μελέτη time lapse, για την οποία ο Dr. Madi λέει ότι είναι «σαν να κινηματογραφείς μια ταινία 3D», χρησιμοποίησε τομογραφία αντίθεσης φάσης για να απεικονίσει τα πολύπλοκα χαρακτηριστικά της οδοντίνης. «Κάθε δείγμα βουρτσίστηκε με το σκεύασμα - Sensodyne Repair & Protect Deep Repair - στη συνέχεια τοποθετήθηκε σε ένα στάδιο δείγματος που βρίσκεται μεταξύ της πηγής ακτίνων Χ και του ανιχνευτή και περιστρεφόταν συνεχώς κατά 180°. Μετά από κάθε μικροπεριστροφή - περίπου 0,072° - συλλέξαμε μια σκιώδη εικόνα του δείγματος (προβολή). Στη συνέχεια, τα ίδια δείγματα τοποθετήθηκαν σε τεχνητό σάλιο για να διεγείρουν μια αντίδραση με το δραστικό συστατικό - και σαρώθηκαν ξανά σε διαφορετικά χρονικά σημεία σε μια περίοδο 8 ωρών. Οι προβολές, χιλιάδες από αυτές, στη συνέχεια ανακατασκευάστηκαν σε μια τρισδιάστατη εικόνα για ανάλυση». (Εικόνα 1)

Μέσο βάθος απόφραξης σε δείγματα οδοντίνης που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με Sensodyne Repair and Protect Deep Repair

Εικόνα 1. Οπτικοποίηση μέσου βάθους απόφραξης (um) σε δείγματα οδοντίνης που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία in vitro με σύνθεση οδοντόκρεμας με βάση το φθόριο Stannous (S) της Sensodyne Repair & Protect Deep Repair (που περιέχει 0,454% φθοριούχο κασσίτερο).

Κάνοντας το αόρατο ορατό

Η μελέτη έδειξε ότι η νέα σύνθεση εισχωρεί βαθιά μέσα στη μικροδομή των σωληναρίων και χτίζει το ισχυρό επανορθωτικό στρώμα πάνω από την επιφάνεια της οδοντίνης για μακροχρόνια προστασία από την ευαισθησία. Στραφήκαμε, για άλλη μια φορά, στη συμβατική απεικόνιση για να επικυρώσουμε την ανάλυση ακτίνων Χ. Τα ίδια δείγματα που χρησιμοποιήθηκαν στο ESRF μεταφέρθηκαν στο Cavendish Microscopy Suite στο Πανεπιστήμιο του Cambridge για απεικόνιση και ανάλυση FIB-SEM.

Το FIB-SEM παρέχει απεικόνιση υψηλότερης ανάλυσης που βοηθά στην κατανόηση του τι συμβαίνει μέσα στα σωληνάρια. Ο Dr. Richard Langford, Επικεφαλής του Cavendish Microscopy Suite, εξηγεί:

«Χρησιμοποιήσαμε μια δέσμη ιόντων για να τεμαχίσουμε τα δείγματα και στη συνέχεια εξετάσαμε την κομμένη επιφάνεια με μια δέσμη ηλεκτρονίων. Αυτό επαναλήφθηκε πολλές φορές για να δημιουργηθεί μια τρισδιάστατη απεικόνιση της απόφραξης κάτω από την επιφάνεια. Χρησιμοποιήσαμε επίσης μια τρίτη τεχνική - Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Μετάδοσης - για να εξετάσουμε τη χημική και δομική σύνθεση του υλικού απόφραξης.

«Οι μελέτες έδειξαν ότι η νέα σύνθεση [Sensodyne Repair & Protect Deep Repair] είχε ως αποτέλεσμα τη βαθιά απόφραξη των σωληναρίων και φθόριο στο σχηματιζόμενο υλικό. Τελικά, η μελέτη FIB-SEM μας έδωσε τη δυνατότητα να επικυρώσουμε τα δεδομένα του συγχρότρου: το μέσο βάθος απόφραξης που παρατηρήθηκε ήταν παρόμοιο με εκείνο που υπολογίστηκε από την επεξεργασία ακτίνων Χ».

Γιγαντιαία μηχανήματα, για τις πιο μικρές λεπτομέρειες

Μεγάλη επιστήμη, για μικρές στιγμές

Η Dr. Mitrani πιστεύει ότι οι επιστημονικές εξελίξεις που προκύπτουν από τις μελέτες, μπορούν μόνο να βελτιώσουν τη στοματική υγιεινή. «Είναι συναρπαστικό να μαθαίνουμε περισσότερα για την επιστήμη και να κατανοούμε τον μηχανισμό σε επίπεδο μικροσκοπίου - γιατί αυτό είναι το θεμέλιο μας. Μόλις καταλάβουμε αυτό το θεμέλιο, μπορούμε να βασιστούμε σε αυτό για να γίνουμε πιο σίγουροι συνταγογράφοι των προϊόντων».

Μακροπρόθεσμα, η μελέτη σύγχροτρου θα μπορούσε να αλλάξει την μηχανική της οδοντόκρεμας. Ο Δρ Madi λέει: «Η έρευνα έφερε επανάσταση στον τρόπο που βλέπουμε τα βουρτσισμένα δόντια - επιτρέποντάς μας να δούμε μέσα σε χιλιάδες σωληνάρια και να παρατηρήσουμε, σε 3D, τις αλλαγές που συμβαίνουν. Ακολουθούν πολλά περισσότερα, αλλά αυτή η συναρπαστική τεχνική θα ανοίξει νέες πόρτες για τη βελτιστοποίηση της οδοντόκρεμας και το σχεδιασμό κατά παραγγελία συνθέσεων».

Η επιστήμη της ευαισθησίας θα συνεχίσει να εξελίσσεται, αλλά η ιστορία μέχρι στιγμής είναι συναρπαστική για τους ασθενείς. Επειδή χρειάστηκαν τέσσερα χρόνια - και το πιο λαμπρό φως που μπορεί να φανταστεί κανείς - για να το δοκιμάσουμε στο εργαστήριο και να δείξουμε πόσο βαθιά φτάνει η Sensodyne Repair & Protect Deep Repair. Αλλά χρειάζεται μόνο ένα κλάσμα του δευτερολέπτου - και μια γουλιά παγωμένης λεμονάδας - για να αποδειχθεί ότι λειτουργεί στην πραγματική ζωή.

Μεγάλη επιστήμη, για τις μικρές, ξεχωριστές στιγμές. Επειδή η ζωή είναι πολύ μικρή για να έχουμε ευαισθησία.