فناوري نانو توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستم‌هاي جديد با در دست گرفتن كنترل در سطح مولكولي و اتمي و استفاده از خواصي است كه در آن سطوح ظاهر مي‌شود. با ورود فناوري نانو به عرصه‌ي دانش بشري و استفاده از آن در پيشرفت علوم زيستي و پزشكي، علم دندانپزشكي نيز از اين فناوري بي‌نصيب نمانده است.

فناوری نانو در این بخش، در سه حوزه­ی مواد دندانی، سلامت دندان (خمیردندان و مسواک) و تجهیزات دندانپزشکی کاربرد دارد و به طور خلاصه می­توان به کاربرد نانوکامپوزیت­ها در ساخت مواد ترمیمی، نانوسرامیک­ها در ساخت دندان مصنوعی، نانوپوشش­ها بر روی ایمپلنت­های دندانی، نانوفلورایدها در خمیردندان­ها و نانوذرات نقره در دهان­شویه­ها اشاره کرد. پیشرفت فناوری نانو در حوزه مواد دندانی دارای اهمیت ویژه است؛ زیرا 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. پيشرفت‌هاي نوين در زمينه‌ي فناوري نانو جهت حل اين نيازها بسیار مورد توجه قرار گرفته‌ است. امید می­رود با استفاده از این فناوری مشکلاتی که در زمینه­های گوناگون دندانپزشکی وجود داشته، برطرف گردد.

• كاربردهای تجاری‌شده­­ی فناوري نانو در دندانپزشكی

تعداد زيادي از محصولات توانمندشده با فناوري نانو، به‌محصولات تجاري تبدیل شده است؛ انتقال فناوری­های نوظهور و جدید توانمند شده با نانو، از آزمایشگاه به محصولات تجاری، به عوامل زيادي بستگي دارد. برخي از اين عوامل عبارت­اند از:

1-  يكپارچه‌سازي اين فناوري‌ها با محصولاتي كه داراي ويژگي‌هاي قابل تعيين و تكرارپذير هستند
2- هزينه
3- افزايش مقياس توليد براي محصول‌هاي تجاري
4- توسعه‌ي فناوري‌هاي مرتبط
5-  فشار بازار
6- پذيرش محصول‌هاي توانمندشده با نانو از سوي مشتريان

تمامي اين عوامل تعيين خواهد كرد كه آيا فناوري نانو خواهد توانست از آزمايشگاه به بازار راه يابد يا خیر. در ادامه به برخي از مهمترین كاربردهاي فناوري نانو در دندانپزشكي كه امروزه در عرصه‌ي پزشكي معرفي شده­اند، پرداخته شده است.

2-1- نانوپوشش­ها در دندانپزشکی

کاربرد نانوپوشش­ها در این حوزه رنج 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 ضد زنگ 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 می­باشد. نانوپوشش TiN به علت دارا بودن 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.

2-2- خمیردندان­های سفیدکننده­ی نانویی

شرکت­های سازنده­ی خمیردندان در رقابت شدیدی با یکدیگر می­باشند تا خمیردندان­­هایی را ارائه دهند که مشتریان بیشتری را به خاطر خواص سفیدکنندگی بیشتر آن جذب کند. خمیردندان­­های مبتنی بر 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 می­دهد و اثربخشی بسیار عمده­ای را در زدایش جرم­ها از سطح دندان نشان داده است. اين آثار ممكن است به دليل خواص  فيزيكي نانوهيدروكسي آپاتيت باشد كه سطح ويژه‌ي بالاتري نسبت به هيدروكسي آپاتيت با ابعاد ميكرونی و در نتيجه‌ كارايي بالاتري براي جرم‌زدايي دارد. فرضيه‌ي دوم براي سازوكار نانوهيدروكسي آپاتيت‌ها، تسريع جرم‌زدايي معدني است كه در پركردن تخلخل‌هاي سطح دندان، درگير مي‌شود. بنابراین امکان کاهش تیرگی دندان­ها به وجود می­آید. فناوري نانو مي‌تواند سبب افزايش پيوستگي بين ساختار دندان و ذرات پركننده با اندازه‌ي نانويي شود و يك حد واسط طبيعي‌تر و پايدارتر بين بافت‌هاي سخت معدنی­کاری شده­ی دندان و زیست­مواد ترمیمی پیشرفته را به وجود آورد. از مواد تشکیل دهنده­ی این خمیردندان، کلسیم پرکساید است که در اندازه­ی نانویی به کوچکترین فاصله­های دندانی نفوذ می­کند. رنگ‌دانه‌هاي دنداني (حاصل از قهوه، چاي يا تنباكو) به رنگ روشن‌تر در مي‌آيند. به آرامي پلاك دندان را پاك‌سازي مي‌كنند. كلسيم پروكسايد از لحاظ زيستي در دسترس است و اين بدان معنا است كه به طور بهتري به دندان متصل شده و اثر شديدتري خواهد داشت.

نوعی گرانول هیدروکسی آپاتیت کربناته شده نانوساختار (شکل 1)، محصول شرکت پردیس پژوهان فناوران یزد بوده که در سطح آزمایشگاهی در حال تولید می­باشد. این محصول متشکل از صفحات هیدروکسی آپاتیت با ضخامت کوچک‌تر از ۳۰ نانومتر، بر روی سطح گرانول‌ها بوده است که در مواد دندانی ترمیمی و مواد مورد استفاده در ایمپلنت‌های فک و دهانی مورد استفاده قرار می­گیرد.

شکل 1. گرانول هیدروکسی آپاتیت کربناته شده نانوساختار ]2[

2-3- پلاک‌های دندانی خودتميزشونده

یکی از مشکلات پلاک­هایی که امروزه در ارتودنسی به کار می­روند، بهداشت آنها است که باید به طور مرتب تمیز گردند، در غیر این صورت احتمال تجمع پلاک میکروبی افزایش می­یابد. از آنجایی که نانوذرات نقره دارای خواص میکروب­کشی و باکتری­کشی بالایی می­باشند، می­توان از آنها در ساخت مواد دندانی استفاده کرد. در این روش ابتدا نانوذرات نقره، به روش احیای شیمیایی در حضور احیاکننده­ی اکریلی تهیه می­شوند. نانوذرات تهیه شده به فاز مايع اكريل افزوده شده و با نسبت‌هاي معين به پودر متيل متاكريلات افزوده و قالب‌گيري مي‌شوند و در نهایت نانوکامپوزیت دندانی تهیه شده می­تواند به عنوان پایه­ی مواد دندانی به کار رود که دارای خاصیت ضدباکتریایی و استحکام بالا است.

2-4- 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 ضربات­ مکانیکی، کمترین چسبندگی به ابزارها و امکان دقیق تطابق رنگ را نام برد. نانوذرات زیرکونیوم­اکساید که دارای استحکام بالا و شفافیت نسبت به نور بوده، ولی مانع از عبور اشعه ایکس می­شود، در دندانپزشکی کاربرد دارد. نانوذراتی به نام دی­ام، دارای کاربردهای وسیع و کارایی بالا هستند. دی­ام یک سیلیکاژل بسیار خالص است که ذرات آن به هم نمی­چسبند و بدون تخلخل و دارای وزن حجمی بالا است. 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 افزایش­یافته، شفافیت و ایجاد ظاهری جذاب­تر می­شوند. به علاوه استفاده از این نانوذرات میزان شکنندگی مواد پرکننده را به اندازه 50 درصد کاهش می­دهد.

2-5- افزایش دوام پرکننده­های دندان با نانوکامپوزیت­های جدید

دهان محیطی خشن می­باشد، به همین دلیل دندانپزشکان نمی­توانند دوام طولانی دندان­های پر شده را تضمین کنند. به رغم تلاش­های فراوان، یک پرکننده ممکن است به تدریج و تحت تنش­های گوناگون شکسته شده و یا به مرور زمان در محلی که پرکننده با دندان پیوند زده است، پوسیدگی توسعه یابد. فناوری نانو با تولید ترمیم­کننده­های دندانی که هم از پرکننده­های امروزی بادوام­تر و مستحکم­تر بوده و هم در برابر پوسیدگی ثانویه مقاوم­تر هستند، توان بالقوه­ای در کاهش این خسارات دارد. مشکل پرکننده­های کامپوزیتی ضد پوسیدگی، ناشی از یک افزودنی موجود در پودر است که برای رهاسازی پایدار، یون­های کلسیم و فسفات به آن اضافه می­شود. این یون­ها برای دوام طولانی پرکننده ضروری هستند، زیرا آنها نه­تنها ساختار بلوری خود دندان را مستحکم می­کنند، بلکه آن را از اسیدی که مسبب پوسیدگی بوده و توسط باکتری­ها در دهان تولید می­شود نیز محافظت می­کنند. اما از سوی دیگر، این ترکیبات رهاکننده­ی یون، از نظر ساختاری بسیار ضعیف هستند و باعث آسیب­پذیر شدن پرکننده می­شوند. برای حل این مشکل روشی طراحی شده که در آن اندازه ذرات این قبیل ترکیبات که یکی از آنها فسفات دی­کلسیم بی­آب است، در حدود 50 نانومتر بوده كه 20 برابر كوچك‌تر از ذرات يك ميكروني در يك پودر مرسوم می­باشد. بالا بودن نسبت سطح به حجم اين ذرات موجب مي‌شود كه آن‌ها در رهاسازي يون‌ها، بسيار مؤثرتر عمل كنند و به اين ترتيب براي ايجاد اثر يكسان، مقدار بسیار كمتري از اين مواد لازم است. پركننده‌‌ي نانوكامپوزيتي كلسيم‌فسفات در يك دندان مي‌تواند به صورت هوشمند، عوامل ضد پوسیدگی را رها کند که دندان را از اسید تولید شده توسط باکتری­ها محافظت می­کند. بعلاوه، می­تواند با رهاسازی یون­ها در داخل ناحیه­ی ناکارای معدنی دندان، مواد معدنی از دست داده دندان را بازسازی کند. دندانپزشکان با مخلوط کردن رزین مایع خالص با پودری که شامل مواد رنگی، تقویتی و دیگر مواد است، این پرکننده را می­سازند و درون حفره دندان قرار می­دهند و با تاباندن نور، آن را سفت می­کنند.

   2-6- 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 جیوه­ی 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 شيشه به‌‌عنوان يكي از ابزارهاي كليدي كامپوزيت‌هاي دنداني استفاده مي‌شود. پركننده‌هاي دنداني تا 80 درصد حاوي پودر شيشه می­باشند، اين پودر داراي خواص مكانيكي عالي بوده، مي‌تواند به‌‌ راحتي فشار را تحمل كرده و به‌‌راحتي نيز پرداخت و براق مي‌شوند. فناوري نانو در ساخت پودرهاي شيشه‌اي مخصوص براي پركننده‌هاي دنداني به شمار مي‌‌آيد كه ‌اندازه‌ي ذرات آن در حد 180 نانومتر است. استفاده از مواد پركننده‌ي كوچك‌تر و ظريف‌تر به معني عمر بيشتر پركننده‌ها و ظاهر بسيار جذاب‌تر آنها است. در اين مواد، علاوه ‌بر استفاده از شيشه‌هاي مخصوص بسيار خالص، اندازه‌ي ذرات نيز به‌‌عنوان يك شاخص كليدي براي كيفيت اين مواد كامپوزيتي مطرح است. پـودر شيشه‌اي توليد‌شده، نسبت به اشعه‌ي ايكس غيرشفاف است؛ يعني دندانپزشك به راحتی می­تواند توسط اشعه ایکس دندان­های سالم، پوسیده و پرشده را از هم تشخیص دهد.

2-7- چسب دندانپزشکی نانومتری

چسب دندانپزشکی نانومتری با نام Adper single Bond Plus Adhesive از پرکننده­های سیلیکاتی نانومتری تهیه شده که پیوندی قوی­تر با مینای دندان ایجاد می­کند. بعلاوه، برای جلوگیری از خوشه­ای شدن ذرات که موجب کاهش عملکرد می­شود، نیازی به تکان دادن قبل از استفاده ندارد. این محصول کمترین حساسیت را پس از استفاده دارد و به علت کاربرد اتانول در آن نسبت به محصولات معمولی که در آنها از استون استفاده شده، کمتر تبخیر می­شود.

2-8- استفاده از نانوذرات همراه با لیزر پلاسما در دندانپزشکی

اگر اندازه ذرات تيتانيوم‌اكسيد تا حد اندازه‌هاي نانو (20 تا 50 نانومتر) كاهش يابد و بر روي پوست به شكل ژل‌هاي امولسيوني به كار رود، داراي خواص جالبي خواهند شد. در صورتي كه اين ذرات با پالس‌هاي ليزر مورد تابش قرار گيرند، ذرات از هم پاشيده و داراي اثرات جمعي مي‌شوند. ذرات ايجاد شده خود دوباره به ذرات كوچك‌تر تبديل مي‌شوند و اين مسأله باعث ايجاد حركات جنبشي آني مي‌گردد. بنابراين از اين روند مي‌توان در ميكرولايه‌برداري ‌بافت‌هاي سخت استفاده كرد. در اين روش علاوه بر افزايش سرعت و دقت، كار، تميزتر، صاف‌تر و بدون نياز به بي‌حسي صورت مي‌گيرد. ليزر پلاسماي دندانپزشكي كه با نانوذرات تيتانيوم‌اكسيد تلفيق شده، با استفاده از فـناوري نانو در چند مورد از درمان‌هاي دندانپزشكي از جمله درمان‌هاي لثه‌اي دنداني، حذف ملانين لثه، برش بافت نرم بدون بي‌حسي، درمان پوسيدگي دندان، برش مينا و برش عاج دندان مؤثر است.

سه کاربرد اصلی پلاسما در دندان‌پزشکی ظهور یافته است که در نمودار زیر قابل مشاهده می­باشد:

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 می‌گردد. دومین کاربرد، به ارتقاء چسبندگی و یکسان‌سازی مواد مورد استفاده در دندان، همچون مواد پر‌کننده دندان، می‌باشد. 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 (شکل 2) برای از بین بردن باکتری‌های درون کانال­های ریشه دندان اشاره کرد. برس پلاسما قادر است تا در کمتر از 30 ثانیه با انجام واکنش­های شیمیایی، حفره‌های دندان را تمیز و ضدعفونی کرده و جهت پر شدن آماده سازد. علاوه بر خواص باکتری­کشی، شعله سرد برس پلاسما پیوند بهتری بین مواد پرکننده و دندان بوجود می‌آورد. واکنش­های شیمیایی حاصل از برس پلاسما، عملا سطح دندان را تغییر داده و سبب پیوندی قوی و محکم با مواد پرکننده می‌گردد.

شکل 2. برس پلاسما ]3[

این باریکه بنفش رنگ پلاسمای سرد بعنوان بخشی از سیستم پرداخت حفره دندان، قادر است باکتری‌ها و میکروب­های دندان را نابود نماید.

• وضعیت فناوری در ایران و جهان

با توجه به اهمیت مقوله­ی دندان و دندانپزشکی، تحقیقات بی­شماری در ایران و سایر نقاط جهان جهت رفع مشکلات دندانی انجام شده است. در زیر به برخی از طرح­های نوآورانه برگزیده، پژوهش­های انجام شده در دانشگاه­ها و مراکز تحقیقاتی کشور و محصولات موجود در بازار اشاره شده است.

جدول 1. وضعیت تحقیقات فناوری در ایران

جدول 2. طرح­ نوآورانه برگزیده در حوزه دندانپزشکی

جدول 3. طرح­ نوآورانه برگزیده در حوزه دندانپزشکی

جدول 4. برخی محصولات موجود در بازار

• بحث و نتیجه گیری

با ورود فناوري نانو به عرصه‌ي دانش بشري، حوزه دندانپزشكي نيز از اين فناوري بي‌نصيب نمانده است. از آنجا که مواد جديد حاصل، بسيار ريزتر می­باشند؛ درنتيجه كاربرد آن‌ها در ترميم‌هاي دندانپزشكي نتيجه‌ي بهتری را به دنبال خواهد ‌داشت. این فناوری، در بخش­های مختلف از جمله مواد دندانی، سلامت دندان و تجهیزات دندانپزشکی کاربرد دارد. بسیاری از محصولات توانمندشده با فناوري نانو نیز به‌ محصولات تجاري تبدیل شده و هم­اکنون وارد بازار شده است. پيشرفت‌هاي نوين در زمينه‌ي فناوري نانو جهت حل نيازهای افراد بسیار مورد توجه قرار گرفته‌ است. امید می­رود با استفاده از این فناوری مشکلاتی که در زمینه­های گوناگون دندانپزشکی وجود داشته، برطرف گردد.

• منابع

1. برنامه طرح­های نوآورانه فناوری نانو (NanoMatch)
2. سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو (www.nano.ir)
3. file://///psf/Home/Desktop
4. http://news.nano.ir/print/29580/1
5. Cold Atmospheric Plasma: methods of production and application in dentistry and oncology.
6. Cold Plasma Therapy of a Tooth Root Canal Infected with Enterococcus faecalis Biofilms In Vitro.
7. Cold Atmospheric Plasma (CAP) in Dentistry
8. www.nofanavari.ir
9. http://tmsc.ir/index.php?ctrl=product&actn=product_view&lang=1&id=1991
10. www.nano.ir
11.  www.dentsplymea.com
12. www.3m.com
13. heraeus-kulzer-us.com
14. www.kerrdental.com
15. www.pentron.com
16. www.ivoclarvivadent.com

—————————————————

• گروه ترویج صنعتی نانوپزشکی

بخش ترویج صنعتی فناوری های نانو و میکرو

 ====================================================================================

(توجه: جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید)

همچنین برای دسترسی به فایل PDF کلیه گزارشات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید.

 ====================================================================================