දත් වල මැලියම් බැඳීම අවම කිරීම සඳහා කෘත්‍රිම ශ්ලේෂක ලෙස නැනෝසීරියා නැනෝ අංශු භාවිතය

සාරාංශය

Streptococcus mutans යනු දත් වලට ඇලෙන ජෛව පටල සෑදීමෙන් දත් කුහර ඇතිවීම සඳහා මූලිකත්වය ගෙන ක්‍රියා කරන බැක්ටීරියාවකි. ඉලිනොයි චිකාගෝ විශ්ව විද්‍යාලයේ දන්ත වෛද්‍ය විද්‍යාලයේ මහාචාර්ය රසල් පෙසවෙන්ටෝගේ ප්‍රධානත්වයෙන් අපගේ රසායනාගාරයේදී  සංවර්ධනය කරන ලද chondroitin sulfate A (CeO₂-NP-CSA) වලින් සමන්විත නැනෝසෙරියා සමස්ථ සංයෝගය, සාර්ථක අන්දමින්  S. mutans සෛල පොකුරු බවට පත් කරමින් ඒ හරහා කෘතීම පරිසරයකදී ජෛව පටල සෑදීම සීමා කෙරිණි. මෑතකදී ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද මෙම අධ්‍යයනය යටතේ  CeO₂-NP-CSA හි කෘතිම සැකසීම, රසායනික ගුනාංගීකරණය, ජීව විද්‍යාත්මක ක්‍රියාකාරකම්, ආරම්භක යාන්ත්‍රික දැනුම සහ සෛලීය විෂ සහිත බව පිලිබඳ සවිත්රාත්මකව දක්වා ඇත.

චිත්‍රක සාරාංශය

(Ellepola et al., 2023) ඇසුරෙන් ලබාගැනිණි.

අන්තර්ගතය

මුඛය තුල බැක්ටීරියා, දිලීර සහ වෛරස් වැනි විෂබීජ රාශියක් ඇති අතර ඒවා බොහෝ දුරට හානිකර නොවේ. සාමාන්‍යයෙන්, ශරීරයේ ප්‍රතිශක්තිකරණ පද්ධතිය සහ දිනපතා දත්මැදීම සහ දත් සුද්ධ කිරීම වැනි කාර්යක්ෂම  මුඛ සෞඛ්‍යාරක්ෂිත පිළිවෙත් හරහා මෙම ක්ෂුද්‍රජීවී ගහනවල අධික වර්ධනය ඵලදායී ලෙස කළමනාකරණය කර ගත හැකිය. කෙසේ වෙතත්, මුඛ සනීපාරක්‍ෂාව පිලිබඳ නොසලකා හැරීමෙන් ව්‍යාධිජනක ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් ව්‍යාප්ත වීමට ඉඩ සැලසෙන අතර  එමගින් මුඛය තුල ක්ෂුද්‍රජීවී සමතුලිතතාව බිදවැටීමකට ලක් විය හැක. එය “ක්ෂුද්‍ර ජීවී අසමතුලිතතාව” ලෙස හඳුන්වනු ලබන අතර ඒ හරහා ධාරක ප්‍රතිශක්තිකරණ ප්‍රතිචාරය මග හරිමින්  දත් දිරායාම සහ විදුරුමස් රෝග වැනි ආසාදන ඇති කිරීමට රෝග කාරක වලට ඉඩ සලසා දේ.

මෙම ක්ෂුද්‍රජීවී අසමතුලිතතා  තත්ත්වයන් යටතේ, දන්ත කුහර සහිත දත් මතුපිට ස්ථාන හා සම්බන්ධ ප්‍රධාන බැක්ටීරියා අතර දක්නට ලැබෙන එක බැක්ටීරියාවක් වනුයේ Streptococcus mutans ය. Streptococcus mutans හි ව්‍යාධිජනක බවට හේතු වී   ඇත්තේ දත් මත ඇලෙන ජෛව පටල (එනම් මැලියම්) සෑදීමට ඇති හැකියාව සහ කුහර සාදමින් දන්ත එනමලය දිය කර හැරීමට සමත් අම්ල බවට ආහාරමය සුක්‍රෝස් පැසවීමට ඇති හැකියාවයි. (Lemos et al., 2019). ඊට අමතරව, ඒවා දත් මතුපිටට බැක්ටීරියා ඇලීමට  උපකාර වන ඇලෙන සුළු පොලිසැකරයිඩ නිපදවයි (Bowen and Koo, 2011).

දත් දිරායාමට ප්‍රතිකාර කිරීම සඳහා භාවිතා කරන දන්තාලේප, මුඛ සේදුම් හෝ වාර්නිෂ් වල සෝඩියම් ෆ්ලෝරයිඩ්, සිල්වර් ඩයමින් ෆ්ලෝරයිඩ්, ස්ටැනස් ෆ්ලෝරයිඩ් හෝ ඒවායේ ව්‍යුත්පන්නයන් වැනි අකාබනික කාරක අඩංගු වේ. කෙසේ වෙතත්, මෙම කාරක  ඔවුන්ගේ පුළුල්  ක්‍රියාකාරකම් හේතුවෙන් ඇතැම් සෞඛ්‍යයට හිතකර  මුඛ බැක්ටීරියා වලටද හානි කළ හැකි අතර, දත්වල සැලකිය යුතු අන්දමේ පැල්ලම්ද ඇති කරයි (Frese et al., 2019). ප්‍රතිකාර කරන රෝගී කාණ්ඩය  දන්ත කුහර සහිත දරුවන් වන විට, පැල්ලම් පිළිබඳ දෙමාපියන්ගේ වැඩි සැලකිල්ලක් යොමු වීම  (Crystal et al., 2017) සහ අධි මාත්‍රාවේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස විෂ වීම පිළිබඳවද වැඩි  සැලකිල්ලක් යොමු වීම දක්නට ලැබේ.

දන්ත වෛද්‍ය විද්‍යාව සහ ක්ෂුද්‍රජීව විද්‍යාව පිළිබඳව  අඛණ්ඩව සිදු කෙරෙන  පර්යේෂණ හරහා දත්දිරායාම වැලක් වීමේ  නව කාරක නිර්මාණය කිරීමට ප්‍රයත්නයන් දරනු ලැබේ.

මෙම කාරකයන්  දැඩි  “නාශක ගුණයෙන් ” යුක්ත නොවන මුත් ඵලදායී, සෞන්දර්යාත්මකව ප්‍රසන්න සහ දැරිය හැකි මිලක් සහිත ද්‍රව්‍යන්ගෙන් යුක්තව සකස් කිරීම අරමුණු කර ඇත. විවිධ තත්වයන් යටතේ (ගබඩා කිරීමේදී සහ මුඛ කුහරය තුළ) ස්ථාවරව සිටීමට ඒවා සකස් කර ඇති අතර S. mutans සහ අනෙකුත් අම්ලකාරක විශේෂ සමඟ ක්‍රියාකාරීව සටන් කරමින් ඔවුන්ගේ ජෛව පටල විසුරුවා හැරීම සහ දත්වල මැලියම් බැඳීම වළක්වාලයි.

ලෝහ/ලෝහ ඔක්සයිඩ් නැනෝ අංශු සතු  සැලකිය යුතු පෘෂ්ඨ ප්‍රදේශය සහ ඉහළ රසායනික ප්‍රතික්‍රියාශීලීත්වය හේතුවෙන් මුඛ ජෛව පටලවලට එරෙහිව සටන් කිරීමේදී ඒවායේ කාර්යක්ෂමතාවය ගවේෂණය කිරීම සඳහා පුළුල් පර්යේෂණයන් වෙන් වී ඇත. මෑතකදී ACS Biomaterial Science & Engineering හි පළ වූ   අපගේ  පර්යේෂණ පත්‍රිකාවේ(Ellepola et al., 2023), chondroitin sulfate A (CeO₂-NP-CSA) වලින් සමන්විත නැනෝසෙරියා සමස්ථ සූත්‍රගත කිරීමේ සංශ්ලේෂණය ගෙනහැර දක්වා ඇත.

1 N H2[Ce(NO3)6] ජල විච්ඡේදනය මගින් ආරම්භක සීරියම් ඔක්සයිඩ් නැනෝ අංශු (එනම්, නැනෝසීරියා, CeO₂-NP [3-5 nm]) ලබා ගැනේ. මෙහිදී මූලික උපායමාර්ගය වූයේ ශුද්ධ සෘණ පෘෂ්ඨ ආරෝපණයක් මගින් ස්ථායී කරන ලද ආලේපිත ව්‍යුහයන් දරා ගැනීම සඳහා ඉහත නැනෝසීරියා, ඇනායනික  පොලිමර් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරවීමයි. නැනෝසීරියා ස්ථායීකරණය සඳහා මෙහිදී පරීක්ෂාවට ලක් කරනු ලැබූ බහුඅවයවයක් වූයේ chondroitin sulfate A (i.e. chondroitin-4-sulfate, CSA) වූ අතර ඒ සඳහා එහි අඩු මිල, ජෛව අනුකූලතාව සහ පුළුල් pH පරාසයක් පුරා ඇති ඇනායනික ආරෝපණය හේතු විය. CSA ආශ්‍රිත නැනෝසීරියා සමස්ථයන් පිළිබඳ පූර්ව වාර්තා කිසිවක් අපට සොයාගත නොහැකි විය.

ඍජුව ලබාගත හැකි (OTC) සහ බෙහෙත් වට්ටෝරුව අනුව ලබා ගත හැකි  මුඛ සෞඛ්ය ආරක්ෂණ නිෂ්පාදනයන් බොහොමයක ක්‍රියාකාරී අමුද්‍රව්‍ය ලෙස CSA ආලේපිත  CeO₂-NP (CeO₂-NP-CSA) භාවිතයට ගැනීම හේතුවෙන්, විවිධ pH තත්ත්‍වයන් යටතේ  සහ NaF පවතින විට එහි  ස්ථායීතාවය තක්සේරු කිරීමට ආරම්භයේදී අප විසින් ක්‍රියා කරනු ලැබිණි. එහිදී අප විසින් හඳුනා ගනු ලැබූයේ නැනෝ අංශු සැකසීමේ සමස්ත සෘණ ආරෝපණය හේතුවෙන් පුළුල් pH පරාසයක් යටතේ සහ NaF පවතින විට CeO₂-NP හි ස්ථායීතාවයට CSA ආවරණය  විසින් ඉඩ ලබා දෙන බවයි.

1. mutans විසින් ජෛව පටල සෑදීම (එනම්, දත් වල මැලියම් බැඳීම) වැලැක්වීම සම්බන්ධව CeO₂-NP-CSA හි කාර්යක්ෂමතාවය තක්සේරු කිරීමේදී, 96-well plate ක්‍රමය සහ ඉන් අනතුරුව crystal violet staining ක්‍රමය භාවිතා කළෙමු (Wen and Burne, 2002). 125 µM තරම් අඩු සාන්ද්‍රණයකදී, CeO₂-NP-CSA විසින් සුක්‍රෝස් බහුල තත්ත්ව යටතේ සහ මාත්‍රාව මත යැපෙන ආකාරයෙන් S. mutans විසින් ජෛව පටල සෑදීමට සැලකිය යුතු ලෙස බාධා එල්ල කෙරිණි. ජෛව පටල නිෂේධනය, බැක්ටීරියා නාශක ක්‍රියාකාරකම් වලින් ඇති වූවක්ද යන්න සොයා බැලීම අරමුණු කර ගනිමින් දෘශ්‍ය ඝනත්වය මැනීම මගින් CeO₂-NP-CSA ඉදිරියේ S. mutans වල වර්ධනය තක්සේරු කළෙමු. පුදුමයට කරුණක් ලෙස ,  CeO₂-NP-CSA බැක්ටීරියා වර්ධනයට බාධා නොකළ අතර, ඒ හරහා නැනෝ අංශු සතුව බැක්ටීරියා නාශක නොවන යාන්ත්‍රණයක් පවතින බව සොයාගැනිණි.

CeO₂-NP-CSA හි ජෛව පටල නිෂේධනයට හේතුවන විභව යාන්ත්‍රණය විමර්ශනය කිරීම සඳහා, අපි අන්වීක්ෂය භාවිතයෙන් සෛල සමූහනය ප්‍රේරණය කිරීමට එහි ඇති හැකියාව පරීක්ෂා කළෙමු. එහිදී CeO₂-NP-CSA විසින්,  වේගයෙන් සැලකිය යුතු අන්දමේ විශාලත්වයක් සහිත  පොකුරු සෑදීමට බැක්ටීරියා සෛල පොළඹවාලමින් දත්වල මතුපිටට ඒවායේ ඇලීමට බාධා කරමින්  ඇලෙන සුළු  ජෛව පටල සෑදීම  වළක්වාලන අයුරු අපි නිරීක්ෂණය කළෙමු.

මිනිස් මුඛ කුහරයට අදාළ සෛල සමූහ වලට එරෙහිව එහි විෂ සහිත බව තක්සේරු කිරීම සඳහා,CeO₂-NP-CSA පරීක්ෂණයට ලක් විය. සායනික අදාළත්වයට අනුකූලව මෙම සංසන්දනය කිරීම සඳහා විෂ සහිත බවෙහි ප්‍රමිතිය ලෙස, NaF යොදා ගැනිණි. NaF හා සංසන්දනාත්මකව CeO₂-NP-CSAහි සමමවුලික සාන්ද්‍රණයන් මානව කෙරටිනොසයිට් සහ ෆයිබ්‍රොබ්ලාස්ට් සෛල සඳහා යොදාගැනීමේදී විෂ සහිත බවෙහි කැපී පෙනෙන වැඩි වීමක් සිදු නොවීය.

සාරාංශයක් ලෙස ගත් කල, CeO₂-NP-CSA යනු සම මවුලික   NaF හා සංසන්දනාත්මකව  මානව සෛල  සඳහා  විෂ සහිත නොවන පුළුල් pH පරාසයක්  තුලදී,  වැඩි දියුණු කළ ගබඩා කිරීමේ ගුණ පෙන්වන  ඇනායනික  සමස්ථ ව්‍යුහයකි.CeO₂-NP-CSA මගින් ඇලෙන සුළු නොවන සෛල පොකුරු සෑදීම හරහා ජෛව පටල නිර්මාණය වීමේ  ක්‍රියාවලියේ ආරම්භක ඇලීමේ අවධිය අවම කරමින් මාත්‍රාව මත යැපෙන තත්ව යටතේදී  කෘත්‍රිම පරිසරයක් තුලදී S. mutansහි  ජෛව පටල සෑදීම අඩු කරයි.  වේගවත් අයුරින් සෛල පොකුරු කිරීමට හේතු වන, S. mutans හි   සෛල මතුපිට (සහ ආශ්‍රිත ජෛව අණු) සමඟ CeO₂-NP-CSA හි අන්තර්ක්‍රියා විමර්ශනය කරන අධ්‍යයනයන් සිදු වෙමින් පවතින අතර මීයන් යොදාගනිමින් එහි කාර්යක්ෂමතාව සහ විෂ සහිත බව පිලිබඳ අධ්‍යයනයන්ද සිදු කෙරේ. අපගේ පර්යේෂණයේ අරමුණ වන්නේ දන්ත මැලියම් සෑදීම අවම කිරීමේ හැකියාව සහිත  මුඛ සේදුම් ද්‍රව්‍යයක් බවට මෙම නැනෝ අංශුව පත් කිරීම පිලිබඳ කටයුතු  අඛණ්ඩව  ඉදිරියට කරගෙන යාමයි.

References

Bowen, W.H., and Koo, H. (2011). Biology of Streptococcus mutans-derived glucosyltransferases: role in extracellular matrix formation of cariogenic biofilms. Caries Res 45(1), 69-86. doi: 10.1159/000324598.

Crystal, Y.O., Janal, M.N., Hamilton, D.S., and Niederman, R. (2017). Parental perceptions and acceptance of silver diamine fluoride staining. J Am Dent Assoc 148(7), 510-518.e514. doi: 10.1016/j.adaj.2017.03.013.

Ellepola, K., Bhatt, L., Chen, L., Han, C., Jahanbazi, F., Klie, R.F., et al. (2023). Nanoceria Aggregate Formulation Promotes Buffer Stability, Cell Clustering, and Reduction of Adherent Biofilm in Streptococcus mutans. ACS Biomaterials Science & Engineering. doi: 10.1021/acsbiomaterials.3c00174.

Frese, C., Wohlrab, T., Sheng, L., Kieser, M., Krisam, J., and Wolff, D. (2019). Clinical effect of stannous fluoride and amine fluoride containing oral hygiene products: A 4-year randomized controlled pilot study. Scientific Reports 9(1), 7681. doi: 10.1038/s41598-019-44164-9.

Lemos, J.A., Palmer, S.R., Zeng, L., Wen, Z.T., Kajfasz, J.K., Freires, I.A., et al. (2019). The Biology of Streptococcus mutans. Microbiol Spectr 7(1). doi: 10.1128/microbiolspec.GPP3-0051-2018.

Wen, Z.T., and Burne, R.A. (2002). Functional genomics approach to identifying genes required for biofilm development by Streptococcus mutans. Appl Environ Microbiol 68(3), 1196-1203. doi: 10.1128/aem.68.3.1196-1203.2002.

කස්සප ඇල්ලේපොල, ආචාර්ය උපාධි,
බාහිර පර්යේෂණ සහකාර මහාචාර්ය ,
දන්ත වෛද්‍ය විද්‍යාලය,
ඉලිනොයි චිකාගෝ විශ්වවිද්‍යාලය, ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය