Исследователи из Пекинского университета разработали ручную зубную щетку, которая вырабатывает электрический заряд во время чистки зубов и помогает уничтожать бактерии и зубной налет. Зубной налет представляет собой сложную биопленку, в которой микроорганизмы прикрепляются к поверхности зуба и формируют внеклеточный матрикс.
Чистка зубов больше не будет прежней: в Китае создали зубную щетку, которая убивает бактерии током
Электричество разрушает клеточные мембраны бактерий и снижает количество зубного налета в разы эффективнее обычных щеток.
Unsplash
Обычные щетки удаляют его механически, но часть бактерий остается во рту и может сформировать новую пленку. Инновационная разработка, описанная в журнале Science Advances, сочетает традиционное механическое удаление налета с дополнительным электрическим воздействием на микроорганизмы.
Щетинки устройства изготовлены из поливинилиденфторида. Чтобы придать материалу пьезоэлектрические свойства, полимерные волокна вытянули и нагрели. Для работы устройства не нужны батарейки, аккумуляторы или другие внешние источники питания.
Источником энергии становится механическое движение руки при чистке зубов. Во время процесса щетинки изгибаются и деформируются, вырабатывая электрический заряд, который преобразуется из механической энергии.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Возникающий на поверхности волокон заряд способствует образованию в слюне активных форм кислорода. Эти частицы повреждают клеточные мембраны бактерий, нарушая работу транспортных белковых систем, а поверхностный заряд дополнительно мешает микробам прикрепляться к щетинкам.
В ходе разработки ученые сначала протестировали щетку в лаборатории на бактериях Streptococcus mutans, вызывающих кариес, и Porphyromonas gingivalis, связанных с заболеваниями десен и пародонтитом. В эксперименте устройство уничтожало эти микроорганизмы эффективнее стандартных щеток с нейлоновыми щетинками, снижая их выживаемость за счет окислительного повреждения мембран.
Затем специалисты провели клиническое исследование, в котором приняли участие более 100 человек. Участников разделили на группы: одни пользовались щетками с пьезоэлектрическими волокнами, другие — обычными нейлоновыми щетками. Все добровольцы получили одинаковые инструкции по чистке зубов дважды в день и наблюдались в течение трех месяцев, регулярно приходя на осмотры к стоматологам, которые брали образцы налета.
Результаты эксперимента показали значительные изменения. Показатель зубного налета у пользователей экспериментальных щеток снизился примерно на 40%, в то время как у людей с обычными щетками — примерно на 15%.
Кроме этого, у пользователей пьезоэлектрических щеток сильнее уменьшились воспаления и кровоточивость десен. Проведенный генетический анализ налета выявил сокращение относительной доли нескольких бактерий, связанных с заболеваниями полости рта и кариесом.
Дополнительные лабораторные тесты подтвердили, что материал щетки нетоксичен для клеток человека и не повреждает поверхность зубной эмали.
Таким образом, авторы предлагают новый принцип конструкции ручной зубной щетки, которая практически не менялась более тысячи лет.
Как отмечает пародонтолог и микробиолог Фрэнк Сканнапьеко из Университета Буффало, генерация электричества во время чистки является новым взглядом на старую концепцию, способным эффективнее уменьшать налет.
Теперь для внедрения технологии предстоит оценить ее долгосрочную безопасность, определить стоимость производства и сравнить эффективность щетки с электрическими и другими специализированными моделями, а также проверить влияние на частоту возникновения кариеса при долгосрочном применении.
Загружаем