دندان پزشکی
حوزه دندانپزشکی نیز از این فناوری بی‌نصیب نمانده است. از آنجا که مواد جدید حاصل، بسیار ریزتر هستند، در نتیجه کاربرد آنها در ترمیم‌های دندانپزشکی نتیجه بهتری را به دنبال خواهد داشت. این فناوری، در بخش‌های گوناگون از جمله مواد دندانی، سلامت دندان و تجهیزات دندانپزشکی کاربرد دارد. بسیاری از محصولات توانمندشده با فناوری نانو نیز به محصولات تجاری تبدیل شده و هم‌اکنون وارد بازار شده است. در دهه گذشته حدود ۱۵۱ پتنت در زمینه کاربردهای فناوری‌نانو در حوزه دندانپزشکی ثبت شده که این امر نشان‌دهنده سطح توسعه تحقیقات در این عرصه است. بیشتر پیشرفت‌های این حوزه در زمینه تشخیص، پیشگیری و درمان بیماری‌های دهان و دندان با استفاده نانومواد قوی بوده است. پیشرفت‌های نوین در زمینه فناوری نانو برای حل نیازهای افراد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فناوری نانو در دندانپزشکی، در ۳ حوزه مواد دندانی، سلامت دندان(خمیردندان و مسواک) و تجهیزات دندانپزشکی بیشترین کاربرد را دارد که از جمله آنها می‌توان به کاربرد نانوکامپوزیت‌ها در ساخت مواد ترمیمی، نانوسرامیک‌ها در ساخت دندان مصنوعی، نانوپوشش‌ها روی ایمپلنت‌های دندانی، نانوفلورایدها در خمیردندان‌ها و نانوذرات نقره در دهان شویه‌ها اشاره کرد. پیشرفت فناوری نانو در حوزه مواد دندانی دارای اهمیت ویژه است زیرا به دلیل گرایش بیماران به سوی درمان‌های زیبایی، مواد ترمیمی زیبا و هم‌رنگ دندان و از جمله سرامیک‌های دندانی، کاربرد بسیاری در دندانپزشکی امروزی پیدا کرده است. پیشرفت‌های نوین در زمینه فناوری نانو برای حل این نیازها بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
کاربردهای تجاری‌شده فناوری نانو در دندانپزشکی
تعداد زیادی از محصولات توانمندشده با فناوری نانو، به محصولات تجاری تبدیل شده است؛ انتقال فناوری‌های نوظهور و جدید توانمندشده با نانو، از آزمایشگاه به محصولات تجاری، به عوامل زیادی بستگی دارد. برخی از این عوامل عبارتند از:
۱- یکپارچه‌سازی این فناوری‌ها با محصولاتی که دارای ویژگی‌های قابل تعیین و تکرارپذیر هستند؛
۲- هزینه؛
۳- افزایش مقیاس تولید برای محصول‌های تجاری؛
۴- توسعه فناوری‌های مرتبط؛
۵- فشار بازار؛
۶- پذیرش محصول‌های توانمندشده با نانو از سوی مشتریان.
تمامی این عوامل تعیین خواهد کرد که آیا فناوری نانو خواهد توانست از آزمایشگاه به بازار راه یابد یا خیر.
نانوپوشش‌ها در دندانپزشکی
کاربرد نانوپوشش‌ها در این حوزه عرصه وسیعی از جمله ابزارآلات دندانپزشکی، ایمپلنت‌ها، قطعات و تجهیزات را شامل می‌شود. حضور مایعات الکترولیتی در بدن انسان سبب شده است که محیط درونی بدن حتی برای آلیاژهای تیتانیوم و فولاد ضد‌زنگ بسیار خورنده و فعال باشد. همین موضوع وجود پوشش‌هایی را که دارای خواص مکانیکی مناسب بوده و از لحاظ شیمیایی به شدت خنثی باشند را ضروری می‌کند. یکی از مثال‌های معمول در این مورد ایمپلنت‌های دندانی است. نانوپوشش TiN به علت خواص منحصر به فردی که دارد، جای خود را بیش از پیش در صنعت مهندسی پیدا کرده است. از این نانوپوشش‌ها در بسیاری از ابزارآلات دندانپزشکی استفاده می‌شود. همچنین شرکت‌های سازنده خمیردندان در رقابت شدیدی با یکدیگر هستند تا خمیردندان‌هایی را ارائه کنند که مشتریان بیشتری را به دلیل خواص سفیدکنندگی بیشتر آن جذب کند. خمیردندان‌های مبتنی‌بر نانوهیدروکسی آپاتیت(یکی از انواع کلسیم فسفات) کاربرد زیادی در ساخت و پوشش‌دهی کاشتنی‌ها دارد. نانوهیدروکسی آپاتیت خواص مکانیکی بالاتر و زیست‌سازگاری مطلوب‌تری نسبت به نمونه‌های میکرومتری از خود نشان می‌دهند و اثربخشی بسیار عمده‌ای را در زدایش جرم‌ها از سطح دندان نشان داده‌اند. فناوری نانو می‌تواند سبب افزایش پیوستگی بین ساختار دندان و ذرات پرکننده با اندازه نانویی شود و یک حد واسط طبیعی‌تر و پایدارتر بین بافت‌های سخت معدنیکاری شده دندان و زیست‌مواد ترمیمی پیشرفته را به وجود آورد. از مواد تشکیل‌دهنده این خمیردندان، کلسیم پرکساید است که در اندازه نانویی به کوچک‌ترین فاصله‌های دندانی نفوذ می‌کند. رنگ‌دانه‌های دندانی(حاصل از قهوه، چای یا تنباکو) به رنگ روشن‌تر درمی‌آیند. شرکت پردیس پژوهان فناوران یزد نوعی گرانول هیدروکسی آپاتیت کربناته‌شده نانوساختار را در سطح آزمایشگاهی در دست تولید دارد که این محصول در مواد دندانی ترمیمی و مواد مورد استفاده در ایمپلنت‌های فک و دهانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از مشکلات پلاک‌هایی که امروزه در ارتودنسی به کار می‌روند، بهداشت آنها است. از آنجا که نانوذرات نقره دارای خواص میکروب‌کشی و باکتری‌کشی زیادی هستند، می‌توان از آنها در ساخت مواد دندانی استفاده کرد. نانوکامپوزیت دندانی تهیه‌شده می‌تواند به عنوان پایه مواد دندانی به کار رود که دارای خاصیت ضدباکتریایی و استحکام بالا است.
استفاده از نانوذرات در ترمیم دندان
از جمله مزایای استفاده از نانوذرات در ترمیم دندان‌ها می‌توان تولید پرکننده‌ها با جلای بالا، حداقل زمان جلا دادن، پایداری و مقاومت مواد نسبت به ضربه‌های مکانیکی، کمترین چسبندگی به ابزارها و امکان دقیق تطابق رنگ را نام برد.
نانوذرات زیرکونیوم اکساید که دارای استحکام بالا و شفافیت نسبت به نور بوده اما مانع از عبور اشعه ایکس می‌شود، در دندانپزشکی کاربرد دارد.
با توجه به این ویژگی‌ها، امکان استفاده از این مواد در دندانپزشکی به عنوان پرکننده فراهم شده است. محصولی از نانوذرات سیلیکونی تولید شده که در صورت استفاده در نانوکامپوزیت‌های دندانپزشکی، باعث سختی بیشتر، قدرت خمش افزایش یافته، شفافیت و ایجاد ظاهری جذاب‌تر می‌شوند.
به علاوه استفاده از این نانوذرات میزان شکنندگی مواد پرکننده را به اندازه ۵۰ درصد کاهش می‌دهد.
استفاده از نانوذرات همراه با لیزر پلاسما
یکی از مهم‌ترین کاربردهای پلاسما در دندانپزشکی به کشتن باکتری‌های سطحی دندان و نیز باکتری‌های درون کانال‌های ریشه دندان مربوط می‌شود که منجر به برخی فعالیت‌های ضدالتهابی در آن نواحی می‌شود. دومین کاربرد، به ارتقای چسبندگی و یکسان‌سازی مواد مورد استفاده در دندان، همچون مواد پرکننده دندان است. سومین کاربرد پلاسما در دندانپزشکی نیز به سفیدکاری مینای دندان مربوط می‌شود که بیشتر جنبه زیبایی دارد. از نتایج امیدبخش اخیر، می‌توان به کاربرد برس پلاسما برای از بین بردن باکتری‌های درون کانال‌های ریشه دندان اشاره کرد. برس پلاسما می‌تواند تا در کمتر از ۳۰ ثانیه با انجام واکنش‌های شیمیایی، حفره‌های دندان را تمیز و ضدعفونی کرده و برای پر شدن آماده سازد. علاوه‌بر خواص باکتری‌کشی، شعله سرد برس پلاسما پیوند بهتری بین مواد پرکننده و دندان به وجود می‌آورد. واکنش‌های شیمیایی حاصل از برس پلاسما، در عمل سطح دندان را تغییر داده و سبب پیوندی قوی و محکم با مواد پرکننده می‌گردد.
پودر شیشه‌ای نانومقیاس برای پرکننده‌های دندانی
در گذشته از آلیاژهای فلزی مانند طلا و ملقمه به عنوان پرکننده استفاده می‌کردند. این مواد هادی الکتریکی، گرما و سرما بودند و باعث ایجاد حساسیت در دندان می‌شدند، همچنین جیوه موجود در آلیاژ ملقمه، به عنوان معایب آن به شمار می‌رفت. بسیاری از بیماران نیز سعی می‌کردند از این ماده برای دندان‌های خود استفاده نکنند زیرا تیره بوده و سبب از بین رفتن ظاهر براق دندان می‌شدند. کامپوزیت‌های دندانی از لحاظ اپتیکی بسیار شبیه به مواد طبیعی دندان هستند این مواد کامپوزیتی یک رزین بسپاری هستند که با قرار گرفتن در معرض نور فرابنفش، سخت می‌شوند. پودر شیشه به‌عنوان یکی از ابزارهای کلیدی کامپوزیت‌های دندانی استفاده می‌شود. پرکننده‌های دندانی تا ۸۰ درصد حاوی پودر شیشه هستند، این پودر دارای خواص مکانیکی عالی بوده، می‌تواند به‌راحتی فشار را تحمل کرده و به‌راحتی نیز پرداخت و براق می‌شوند. فناوری نانو در ساخت پودرهای شیشه‌ای مخصوص برای پرکننده‌های دندانی به شمار می‌آید که اندازه ذرات آن در حد ۱۸۰ نانومتر است. استفاده از مواد پرکننده کوچک‌تر و ظریف‌تر به معنی عمر بیشتر پرکننده‌ها و ظاهر بسیار جذاب‌تر آنها است. در این مواد، علاوه‌بر استفاده از شیشه‌های مخصوص بسیار خالص، اندازه ذرات نیز به‌عنوان یک شاخص کلیدی برای کیفیت این مواد کامپوزیتی مطرح است. پودر شیشه‌ای تولیدشده، نسبت به اشعه ایکس غیرشفاف است؛ یعنی دندانپزشک به‌راحتی می‌تواند به‌واسطه اشعه ایکس دندان‌های سالم، پوسیده و پرشده را از هم تشخیص دهد. به‌تازگی پژوهشگران با ترکیب نانوذرات الماس و آنتی‌بیوتیک به مواد پلیمری دندانپزشکی، موفق به بهبود پرکننده‌ها شده‌اند به طوری که رشد باکتری در آنها به حداقل خواهد. نانوذرات الماس به ذراتی گفته می‌شود که در معادن استخراج الماس به عنوان محصول جانبی به دست می‌آیند. این ذرات دارای ظرفیت بالایی در دارورسانی، درمان سرطان، تصویربرداری و دندانپزشکی هستند. هدف از این کار حفظ دندان عفونی‌شده است. دندان‌های عفونی‌شده دچار التهاب شده و باید رگ‌ها و اعصاب موجود در کانال را استخراج کرد. نتایج مطالعات نشان داد در مدل حاوی پلیمر، نانوذرات الماس و آنتی‌بیوتیک آثاری از رشد باکتری دیده نمی‌شود. پلیمر تقویت شده با آنتی‌بیوتیک و نانوذرات الماس نسبت به مواد رایج در دندانپزشکی استحکام بالاتری نیز دارد. در انجام این پروژه بین‌رشته‌ای، پژوهشگرانی از حوزه‌های گوناگون مانند مهندسی مواد، فناوری‌نانو، سم‌شناسی، میکروبیولوژی و رادیولوژی دهانی شرکت داشتند.
ایمپلنت‌های دندانی مبتنی‌بر فناوری نانو
افزودن نانومواد به سطح ایمپلنت‌های دندانی موجب تسریع التیام زخم‌ها، افزایش اتصال سلول‌های استخوانی به سطح ایمپلنت و کاهش عفونت در ایمپلنت‌ها می‌شود. این مزیت‌ها در کنار افزایش تقاضا در بازار نسبت به این فناوری، موجب شده تا بازار جهانی ایمپلنت‌های مبتنی‌بر ایمپلنت‌های دندانی مدت‌هاست که در دنیای دندانپزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ایمپلنت‌ها با جراحی در فک قرار داده می‌شوند. عفونت یکی از عوامل شکست در فرآیند کاشت ایمپلنت‌هاست. با ظهور فناوری نانو، توجه به این حوزه برای بهبود شانس جراحی‌های ایمپلنت نیز افزایش یافت به طوری که بسیاری از پژوهشگران به دنبال استفاده از نانومواد در ساخت نسل جدید ایمپلنت‌های دندانی هستند. نانوموادی که در سطح ایمپلنت‌های دندانی قرار می‌گیرند، فرآیند اتصال سلول‌های استخوان به سطح ایمپلنت را افزایش می‌دهند و با این کار موجب کاهش احتمال عفونتی شدن ایمپلنت می‌شوند.
وضعیت فناوری در ایران و جهان
با توجه به اهمیت مقوله دندان و دندانپزشکی، تحقیقات بی‌شماری در ایران و سایر نقاط جهان برای رفع مشکلات دندانی انجام شده است. از این طرح‌ها می‌توان به این موارد اشاره کرد:
اصلاح نانوذرات رس با هدف بهبود خواص فیزیکی-مکانیکی و زیستی چسب‌های دهانی در پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران.
بررسی اثر نانوفلوئوروهیدروکسی آپاتایت بر مینای آسیب‌دیده و فرآیند رمینرالیزاسیون مینا در دانشگاه علوم‌پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی تهران.
بررسی تاثیر افزودن نانوذرات بیوسرامیکی فلورو آپاتیت روی خواص آمالگام‌های دندانی در دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد.
بررسی تاثیر افزودن درصدهای گوناگون نانو هیدروکسی آپاتیت روی خواص سیمان تجاری هیدروکساید کلسیم مورد استفاده در دندانپزشکی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر دانشکده مهندسی پزشکی.
پوشش‌دهی نانویی کاشتنی دندانی از سوی ذرات تولید شده به روش زیستی و شیمیایی و بررسی تفاوت ضدباکتریایی آن در دانشگاه تربیت مدرس دانشکده فنی و مهندسی.
