DİŞ HEKİMLİĞİNDE NANOTEKNOLOJİ VE POTANSİYELİ /NANOTECHNOLOGY AND ITS POTENTIAL IN DENTISTRY

ÖZET

    Nanoteknoloji, nanoboyuttaki (atom ve molekül) yapılar ve bu yapıların içerikleriyle ilgilenir. Nanomateryaller üstün özelliklerinden dolayı tüm bilim dallarında yeni bir ilgi alanı oluşturmuştur. Nonoteknoloji kavramı, genel anlamıyla, maddenin moleküler ve atomik seviyelerdeki manipulasyonunu ifade eder. Nanoteknolojinin amaçları kısaca; nanometre ölçekli yapıların imalatı ve analizi ile fiziksel özelliklerinin irdelenmesi, nano hassasiyetli ve ölçekli cihazların geliştirilmesi, nanoskobik ve makroskobik dünya arasında uygun birtakım metotların geliştirilmesi ve bağ kurulması şeklinde özetlenebilir. Nanopartiküller büyük yüzey alanı-hacim oranına sahip olduklarından en etkili antibakteryel ajan olarak kullanılmaktadırlar. Nanopartiküller biyofilm oluşumunun önlenmesi, çürük kontrolü, remineralizasyon, periodontal enfeksiyon, kök kanal dezenfeksiyonu, dentin hassasiyetinin giderilmesi gibi diş hekimliğinin pek çok alanında kullanılmaktadırlar. Son yıllarda hızla gelişen nanoteknoloji uygulamalarının tıp ve diş hekimliği alanlarındaki yansımaları umut vericidir. Nano diş hekimliği, nano yapılı materyaller kullanılarak, ağız ve diş hastalıklarının teşhisi, tedavisi ve önlenmesi, ağrı giderme ve diş sağlığının iyileştirilmesi bilimi ve teknolojisi olarak tanımlanabilir ve nano materyalleri, doku mühendisliğini içeren biyoteknolojiyi ve dental nano robotları kullanarak kapsamlı ağız sağlığının idamesini mümkün kılar. Bu derlemede, nanoteknoloji kavramı ve diş hekimliğindeki uygulama alanlarının kısaca özetlenmesi amaçlanmıştır.

ABSTRACT

    Nanotechnology deals with nanoscale structures (atoms and molecules) and the contents of these structures. Nanomaterials have created a new area of interest in all branches of science due to their superior properties. The concept of nonotechnology generally refers to the manipulation of matter at the molecular and atomic levels. The aims of nanotechnology are briefly; It can be summarized as manufacturing and analyzing nanometer-scale structures and examining their physical properties, developing nano-precision and scale devices, developing some appropriate methods and establishing a connection between the nanoscopic and macroscopic world. Nanoparticles are used as the most effective antibacterial agents because they have a large surface area-to-volume ratio. Nanoparticles are used in many areas of dentistry, such as preventing biofilm formation, caries control, remineralization, periodontal infection, root canal disinfection, and eliminating dentin sensitivity. The reflections of rapidly developing nanotechnology applications in the fields of medicine and dentistry in recent years are promising. Nanodentistry can be defined as the science and technology of diagnosing, treating and preventing oral and dental diseases, relieving pain and improving dental health using nanostructured materials, and enables the maintenance of comprehensive oral health using nanomaterials, biotechnology including tissue engineering and dental nanorobots. In this review, it is aimed to briefly summarize the concept of nanotechnology and its application areas in dentistry.

Anahtar Kelimeler: Nanoteknoloji, Nano-diş hekimliği, nano materyaller.

Keywords: Nanotechnology, nanodentistry, nano materials

GİRİŞ

    Nanoteknoloji kavramı, maddenin moleküler ve atomik seviyelerdeki kontrolünü ifade etmektedir (1). Başka bir tanıma göre ise nanoteknoloji çeşitli kimyasal ve fiziksel metotlar kullanarak 0.1 ila 100 nanometre boyutları arasında değişen fonksiyonel materyaller ve yapıların molekül mühendisliği ile üretimidir (2). Yunanca “nan(n)os” kelimesinden türemiş olan ve “cüce” anlamına gelen “nano”, bir fiziksel ölçünün milyarda birine işaret eden bir ön ektir. Örneğin 1 nanometre, 10-9 metredir ve yaklaşık olarak 2 veya 3 atom boyutundadır (3, 4). Nanoteknolojinin kavramsal temelleri, ilk olarak 1959 yılında fizikçi Richard P. Feynman’ın “Aşağıda Daha Çok Yer Var” adlı sunumunda atılmıştır. Feynman, bu konuşmasında, atom ve molekül boyutlarındaki üretimin yeni buluşlara neden olacağını bildirmiş ancak spesifik olarak nanoteknoloji terimini kullanmamıştır (4). “Nanoteknoloji” terimi Tokyo Üniversitesi’nden araştırmacı Taniguchi’nin 1974 yılında nanometre seviyesinde hassas mühendislik materyallerinin özelliklerine değinilmek amacıyla ilk defa kullanılmıştır (5)

Nano diş hekimliği

    Nano diş hekimliği, nano yapılı materyaller kullanılarak, ağız ve diş hastalıklarının teşhisi, tedavisi ve önlenmesi, ağrı giderme ve diş sağlığının iyileştirilmesi bilimi ve teknolojisi olarak tanımlanır ve nano materyalleri, doku mühendisliğini içeren biyoteknolojiyi ve dental nanorobotları kullanarak kapsamlı ağız sağlığının idamesini olası kılar. Dental nanorobotlar, gerçek zamanlı olarak seyir hassasiyeti ve enerji eldesi ile çevrelerini hissederek ve manipüle ederek insan dokularına penetre olmak için özel hareket mekanizmasını kullanan yapılardır. Saniyede yaklaşık 1000 ya da daha az hesaplama kapasitesine sahip basit onboard bilgisayarlara sahip olduklarından bilgi işlem ihtiyaçları da küçüktür. Cihaz ile iletişim yayın tipi akustik sinyallerle gerçekleştirilebilir (10-12). Nano diş hekimliği alanı hala gelişmekte ve birçok sorun konvansiyonel metotlarla zaten çözülmekte ise de, diş hekimliğindeki yeni nanoteknoloji çağı insanların diş hekimine ortak bakış açısını değiştirebilecektir. Bununla birlikte hastanın bilgilendirilmesi ve eğitimi bu alandaki gelişmeleri ve tedavi uygulama seçeneklerini anlayabilmeleri açısından önemlidir (13, 14 ).

TEDAVİ ALANINDA

    Biyofilm oluşumunun sekonder çürük oluşumuna ve bunun rezin esaslı dental kompozitlerin başarısızlığına sebep olacağı bilinir. Enfeksiyon oluşumu bakterilerin yüzeye tutulumu ile başladığı için bakterinin aktivite göstermeden inhibisyonu gerekir.(25) Dental kompozite ilave edilmiş çinko oksit nanopartikülleri S. Sorbrinus biyofilm oluşumunu 10% dan daha az olmayan konsantrasyonlarda 3 günlük test süresinde önemli derecede inhibe ettiği görülmüştür. Nanopartikül dolduruculu dental kompozitler diş dokusuna adezyonu ve materyalin kırılma dayanıklılığını artırmıştır. (26) Küçük miktarlarda (%3 w/w) titanyum dioksitin (TiO2) cam ionomere eklenmesinin materyalin antibakteriyel ve mekanik özelliklerini geliştirdiği bulunmuştur. (27) Moshaverinia ve arkadaşları,(28) hidroksiapatit (HA) ve floroapatit nanobiyoseramiklerin cam ionomer simana eklenmesinin simanın dentine bağlanma ve mekanik direncini artırdığını bulmuşlardır. Gümüş iyonları dental rezin kompozitlerde antimikrobiyel komponentler olarak düşünülür. (29) Işıkla sertleşen akışkan kompozit rezin materyalleri gümüş hidrosolün ilavesiyle antibakteriyel ürün olarak fonksiyon görebilirler. Diş çürüğü oluşumunu azaltmak için gümüş hidrosolü rezin kompozit matriksinden zamanla artan bir oranda salınır.(30) Gümüş nanopartikülleri ile doldurulmuş epoksi kompozitlerin bükülebilme özelliklerinin arttığı görülmüştür.(31) Gümüş nanopartiküllerinin ilave edildiği adezivlerin konvansiyonel adezivlere göre daha kaba yüzeylere sahip olduğu ve bakteriyel adezyonun daha az olduğu gösterilmiştir.(29)

    Quaternary ammonium poly (ethylene imine) (QA-PEI) nanopartikülleri restoratif kompozit rezinin antibakteriyel etkisini artırmak amacıyla geliştirilmiştir.(32,33) % 1 w/w konsantrasyonunda QAPEI nanopartiküllerinin 3 aylık S. Mutans’ın in vitro büyümesini inhibe ettiği bulunmuştur.(31) HA partiküllerinin remineralizasyonu sağladığı ve oral biyofilm oluşumu üzerinde etkili olduğu gösterilmiştir.(34) Nanopartiküller bonding ajanlara (nanosolüsyon) ilave edilebilirler. Bunlar mükemmel karışım ve homojenlik sağlarlar. Silika nanodoldurucular yüksek bağlantı dayanıklılığına katkıda bulunurken,(35) partikül birikimini önlerler ve bonding ajanın kullanmadan önce çalkalamasını gerektirmezler.

PROTEZ ALANINDA

    Diş hekimliğinde karbon nanomateryal uygulamalarının bir kullanım alanı karbon-fiber ile kuvvetlendirilmiş epoksi rezin postlardır. Bunlar dentine yakın elastik modulüsüne sahip oldukları için aşınmazlar, geleneksel metal döküm post işlemlerinden daha kısa sürede yapılırlar ve daha ucuz klinik işlemler gerektirirler.(36) Poli metil metakrilat (PMMA) çiğneme kuvvetleri altında kırığa hassas olan nispeten düşük kırılma dayanıklılığına sahiptir.(37) Protez kaidesinin dayanıklılığını artırmak için PMMA’ın içine belirli oranlarda karbon nanopartikülleri katılması polimerin bükülme dayanıklılığı ve yorulma performansını arttırmıştır. Mekanik özellikleri önemli oranda artmış olsa da karbon nanotüp uygulamalarının bir dezavantajı protez kaidesinin siyah renkli olmasıdır. (38,39) Protez kaide materyalleri içinde gümüş nanopartikülleri kullanılarak antibakteriyel etki sağlanmıştır ve protez stomatitisini önlemek için potansiyel bir yaklaşım olabileceği ileri sürülmüştür.(31,40)

    Diş hekimliğinde implant uygulamaları için, karbon nanotüpler titanyum implantların yüzeyini kaplamada kullanılabilir.(43,44)

CERRAHİ ALANINDA

    Hücrelerin birbirleriyle ve çevresiyle çoklu etkileşimleri iyileşmeyi etkilemektedir.(46) Kemik defektlerinin tedavisinde chitosan-çok duvarlı karbon nanopartikül bileşimi fibroblastlara adezyonu sağlayarak nanopartikül yüzeyi üzerine apatit kristal formasyonu ve osteoblast proliferasyonunu sağlayabilir.(47) Çalışmalar karbon nanotüp/karbon nanofiberler’in osteokonduktif olmalarından dolayı kemik rejenarasyonu için çok iyi olduğunu göstermiştir.(48)

    Nano elektrokimyasal sistemler bakteri, virüs, mantar ve DNA tespiti için kullanılabilirler. Bunlar oral kanserlerin tespitinde de çok faydalılardır.(45)

ENDODONTİ ALANINDA

    Biyofilm oluşumunu önlemek ve anti adeziv yüzeyler yaratmak için biyomateryal yüzeyinin fizikokimyasal modifikasyonu gerekir.(49) Kishon ve arkadaşları (50) yalnızca çinko oksit veya chitosan nanopartikülleri ile çinko oksitin kombinasyonu gibi katyonik antibakteriyel nanopartiküller ile tedavi edilen kök kanal yüzeyi üzerinde dentine yapışmış E. Faecalis’in sayısında azalma olduğunu göstermiştir.

PERİODONTAL TEDAVİ ALANINDA

    Nanopartiküller bazı hücreler içine penetre olabildikleri için ilaç salınımında kullanılabilen çok popüler bir materyaldir (51,52) ve bu amaçla periodontal tedavide kullanılabilirler.(53,54)

ORTODONTİ ALANINDA

    Gümüş nanopartikülleri ortodontik tedavide dental braketlerin dişe bağlanmasında kullanılan adezivlere eklendiğinde antibakteriyel etki sergilerler.(55,56) Gümüş nanopartiküllerinin ilave edildiği adezivlerin konvansiyonel adezivlere göre daha kaba yüzeylere sahip olduğu ve bakteriyel adezyonun daha az olduğu gösterilmiştir. (57)

RADYOLOJİ ALANINDA

    Nanophoshor scintilators kullanılarak elde edilen dijital radyograflarda, radyasyon dozu azaltılır ve yüksek kalitede görüntü elde edilir. (58)

1.Nano materyaller

A. Nano dolduruculu kompozitler/nanokompozitler

    Nanoteknoloji ile kompozit rezinlere uyumlu olan ve rezinlere tek tek ya da nanokümeler halinde katılacak olan nano-boyuttaki (görünür ışığın dalga boyundan daha küçük boyuttaki (0.4-0.8 μm) doldurucu parçaların üretimi ve rezin içine büyük miktarlarda ilavesi mümkün hale gelmiştir. Nano doldurucular ile nano kompozitlerde, kolay şekillendirme ve parlatılabilme özellikleri, yüksek esneme dayanımı, sertlik, aşınma direnci ve elastik modülüs gibi fiziksel özellikler, yüksek translusensi, estetik görünüm ve %50 oranında azalmış polimerizasyon büzülmesi, elde edilen avantajlardandır. Bu nedenle nanopartikül içeren rezinlerin kullanım alanı hibrit ve mikrodoldurucular içeren rezinlere göre daha geniştir (4, 14, 15). Deshmuck ve Nandlal nanokompozit ve konvansiyonel kompozit rezinleri karşılaştırdıkları çalışmalarında, nano kompozitlerin dentin üzerinde makaslama kuvvetlerine karşı olan dayanımının daha iyi olduğu sonucuna ulaşmışlardır (16). Chen ve arkadaşları, 2006 yılında yaptıkları çalışmada, geliştirdikleri ışıkla sertleşen nano kompozitlerin düşük polimerizasyon büzülmesi ve sitotoksisiteye ve yüksek dayanıklılığa sahip olduğunu ifade etmişlerdir .

B. Nano adezivler

    Nano adezivler, aglomerasyonu (küçük tanelerin bir araya gelerek kompakt hale gelmesi) önlemek koşuluyla dağılabilir, benzersiz nanopartiküller üreten nanosolüsyonlardır. Bu nanosolüsyonlar çeşitli çözücü materyallere ve polimerlere ilave edilerek homojen bir şekilde dağılım gösterebilirler. Bonding ajanlardaki nanoteknoloji homojeniteyi ve böylelikle kullanıcının adezivin her defasında mükemmel bir şekilde karıştığından emin olmasını sağlar. Yüksek dentin ve mine bağlantı dayanımı, uzun raf ömrü, yüksek stres emilimi, flor salınımı, ayrıca asitlemeye gerek olmaması ve marjinal sızıntı mukavemeti nanoteknolojiyle hazırlanmış adezivlerin avantajlarındandır (13, 14).

C. Nano ölçü materyalleri

    Nanoteknoloji uygulamaları ölçü materyallerinde de kullanılabilmektedir. Vinil polisiloksan içine nanodoldurucular entegre edilerek ilave siloksan ölçü materyalleri elde edilebilir. Materyal içine ilave edilen nano doldurucular, sonuç materyalin akışkanlığı, hidrofilik özellikleri, distorsiyon, yırtılma ve ısıya karşı direnci ile detaylı ölçü alımı üzerine olumlu etkiler sağlayarak, materyal başarısını artırır (8, 15, 17).

D. Nano kompozit protez dizim dişleri

    Aşınma direnci, yapay protez dizim dişlerinin en önemli fiziksel özelliklerinden biridir. Söz konusu yapay dişlerde, nano boyuttaki inorganik doldurucular matriks yapısında herhangi bir yığınlaşma oluşturmadan homojen bir dağılım göstermektedir. İyi cilalanabilme, renklenme ve çarpma direnci, canlı estetik görünüm, iyi yüzey sertliği ve aşınma direnci nano kompozit dizim dişlerinin avantajları arasındadır (4, 8).

E. Nano robotik diş macunları ve ağız gargaraları

    Nano robotik diş macunları ve ağız gargaraları (Dentifrobotlar) yakaladığı organik maddeleri metabolize ederek zararsız ve kokusuz buhara çevirmek suretiyle, tüm supragingival ve subgingival yüzeylere en az bir gün boyunca tutunabilirler. Dentifrobotlar, ağız içi zararsız floranın sağlıklı bir ekosistemde idamesini sağlarken, plak ve diğer yerlerde bulunan patojen bakterileri tespit ve yok edebilirler. Dentifrobotlar ayrıca halitozise karşı sürekli engel oluştururlar. Bu tip bir günlük ağız bakımının erken yaşlardan itibaren uygulanması konvansiyonel diş çürükleri ve gingival hastalıkları tarihe gömecektir (13, 18). Dentifrobotlar yutulduklarında güvenli bir biçimde kendilerini inaktif yapan mekanik cihazlardır (10).

F. Ortodontik teller

    Nanoteknolojiyle üretilmiş ortodontik teller gingiva, periodontal ligament ve alveoler kemiği de içine alan periodontal dokuları dakikalar veya saatler içinde manipüle ederek hızlı ve ağrısız diş uzatma, rotasyon ve vertikal yeniden pozisyonlandırma işlemlerine izin verir. Özellikle tamamlanması haftalar veya aylar alan molar diş vertikal yönde repozisyon işlemleri için bu durum büyük avantaj sağlamaktadır (9).

G. Kemik greft materyalleri

    Kemik, inorganik yapıyla güçlendirilmiş organik bileşiklerden oluşmuş bir doğal nanoyapıdır. Nanoteknoloji, bu doğal yapıyı, ortopedik ve dental uygulamalar için ve özellikle nanokemik geliştirmek için taklit etmeyi amaçlarken, kemikte hücresel dokuların onarımına ve yenilenmesine yardımcı olacak akıllı malzeme oluşturmak için kullanılır. Nanokristaller, kristaller arasına yerleşmiş nanogözenekler ile gevşek bir mikroyapı sergilerler. Gözeneklerin yüzeyleri, protein adsorbsiyonu, silika moleküllerinin ilavesine bağlı olarak modifikasyonlar gösterir. Kemik defektleri bu hidroksiapatit nanopartikülleri kullanarak tedavi edilebilir (11, 19).

2. Lokal anestezi indüksiyonu

    Diş hekimliğinde en sık uygulanan prosedürlerden bir tanesi süresi uzun olan, hastaya huzursuzluk veren ve birçok komplikasyonla bağlantılı olabilen lokal anestezi enjeksiyonlarıdır. Nanodişhekimliği kapsamında ileriki yıllarda, etkili bir şekilde lokal anestezi sağlanması da mümkün olacaktır. Mikron boyutta dental nanorobotlar içeren milyonlarca aktif analjeziğe sahip kolloidal süspansiyonun hastanın dişetine yerleştirilmesiyle, nanorobotların kron ya da mukozaya temasının hemen ardından dişeti oluğuna doğru hareketi ve ağrısız bir şekilde hedef alana göç etmesi vasıtasıyla dentine ulaşabilmesi mümkün olmaktadır. Dentine ulaştığında ise diş hekimi tarafından yönetilen onboard bilgisayarların kontrolü altında, kimyasal içeriği, hedef yer yönelimleri ve ısı değişimleri de kontrol altında olan nanorobotlar 1 ile 4 μm çapındaki dentin tübüllerine girerek ve pulpaya doğru ilerleyerek, analjezik dental robotların tedavi gerektiren ilgili dişin tüm duyarlılığını yok edebilmektedir. Ağız içi prosedürlerin tamamlanmasından sonra, diş hekiminin nanorobotlara sinir iletiminin üzerindeki kontrolü bırakmaları ve dişi giriş yolundan terk etmeleri talimatı ile ve aspirasyonla işlem sona ermektedir. Dişlerin nanorobotlarla analjezisinin sağlanmasında amaç, yüksek hasta konforu, anksiyetenin azaltılması, iğnenin olmayışı, analjezik madde etkilerinin seçimi ve kontrolünün sağlanması, hızlı ve tamamen geri dönüşümlü bir aksiyon sağlanması, yan etkilerden ve komplikasyonlardan korunma gibi prensiplere dayanmaktadır (10, 11, 17, 18-21).

3. Dentin hassasiyeti

    Dentin hassasiyeti, patolojik bir olgu olup, basınçtaki değişikliklerin hidrodinamik olarak pulpaya iletilmesiyle oluşabilmektedir. Özellikle aşırı duyarlı dişlerin dentin tübüllerinin yüzeydeki yoğunlukları hassas olmayanlara göre sekiz kat daha fazladır (18). Doğal biyolojik malzemeleri kullanan rekonstrüktif dental nanorobotlar dakikalar içinde seçici ve hassas bir biçimde spesifik tübülleri tıkayarak hastalara daimi ve hızlı bir tedavi sunabilmektedir.

Bu analjezik teknik anksiyeteyi, iğne korkusunu azalttığından en önemlisi hızlı ve tamamen geri dönüşümlü etkili olduğundan hasta dostudur (19).

4. Dişlerin Onarımı

    Büyük diş onarımı için gerekli nanodişhekimliği teknikleri; genetik mühendisliği, doku mühendisliği ve doku yenilemesi gibi teknolojik gelişmelerin etkisiyle gelişmektedir. Gelecekte bir gün yeni bir dişin in vitro olarak oluşturulması ve böylelikle bütün bir dentisyonun yeniden oluşturulması tedavisinin, sıradan bir klinik ziyaretinin zaman ve ekonomik sınırlamaları dahilinde, diş hekimi kliniğinde uygun masaüstü üretim ekipmanı kullanılarak gerçekleştirilmesi de mümkün olacaktır. Bazı araştırmacıların doğal biyomineralizasyon sürecini taklit ederek kalsiyum hidroksiapatit kristalleri gibi birbirlerine kabaca paralel olarak yönlendirilmiş nanorodları kullanarak mineyi oluşturmaları, gelecekteki bu günün çok da uzak olmadığının göstergesidir (4, 14, 21, 22).

5. Dişlerin Renaturalizasyonu

    Dentisyonun renaturalizasyon işlemleri günlük dental pratiğe popüler bir katkı ile estetik diş hekimliğinde mükemmel tedavi metotları sağlayacaktır. Bu yöntem sayesinde hastaların eski amalgam dolguları doğal biyolojik materyaller ile değiştirilecektir. Bu işlemler, dolgulu, full kronlu ya da doğal dişten ayırt edilebilen herhangi bir tedavi uygulanmış dişler için de geçerli olacaktır. Etkilenmiş dişlerin bu teknikle yeniden oluşturulması ile doğal dentisyondan ayırt edilemez yapılar oluşturulabilecektir (20, 22).

6. Dental İmplantlar

    Mevcut klinik dental implant tedavisi eğilimleri, nano ölçekli yüzey özellikleri ile geliştirilmiş kemik içi implantların kullanımını içermektedir. Titanyum kemik içi implant yüzeylerinin nanoölçekli modifikasyonları implant tedavisine, hücresel cevabı ve doku cevabını değiştirerek, fayda sağlar (6). Doğal kemik yüzeyi pürüzlülüğünün yaklaşık 100 nm olduğu düşünüldüğünde nanoölçek kavramı kapsamındaki nano detayların implant yüzeylerinde ne kadar önemli olduğu aşikardır. İmplant yüzeyinde nano boyutlu partiküllerin oluşturulması osteoblast proliferasyonunu indükleyecektir. Nanoölçek seviyelerinde implant yüzeyinde yapılacak pürüzlendirmeler dokuda oluşan hücre cevabı ve biyolojik çevre ile reaksiyonda olan artmış implant yüzey alanı sağlaması açısından önemlidir. Kullanımda olan 3 nanoyapılı implant yüzey kaplaması; sertliği ve dayanıklılığı artıran ve düşük sürtünme sağlayan elmas; artmış osteoblast adezyon proliferasyonunu sağlayan hidroksiapatit ve adezyon problemlerinin üstesinden gelme yeteneğine sahip dereceli metal-seramiklerdir (4, 6).

7. Ağız kanserlerinin teşhis ve tedavisi

    Kanserin erken evrede saptanması kanser tedavisinin başarısında oldukça etkilidir. Nanogözenek, kuantum nokta, nanotüp ve kantilever gibi nanopartiküller kanserin tesbitinde yeni metotların gelişimi için anahtar rol oynamaktadır. Bununla birlikte Nanoelektromekanik Sistemler (Nems), biyokimyasal sinyalleri elektrik sinyallerine dönüştürürken, Çoğullama Yöntemi ile aynı anda çok sayıda farklı biyomolekül gerçek zamanlı olarak algılanabilir. Kantilever Dizi Sensörü ise, ultrasensitif kitle algılama teknolojisi olup pikogram, femtogram ve attogram seviyelerinde sırasıyla bakteri, virüs ve DNA’ları tespit eder. Ağız kanserleri için tükürükteki biyomarkerlerin multipleks algılamasında Oral Sıvı Nanosensör Testi (OFNASET) teknolojisi kullanılmaktadır. Bütün bunlar, ağız kanserlerinin ve diyabetin teşhisi ile bakteri, mantar ve virüslerin tespitinde oldukça etkili uygulamalardır (7, 17, 21).

    Ağız kanserlerinin tedavisi kapsamında; “BrachySil” gibi brakiterapi için olan nanomateryaller, klinik araştırma safhasındadır. Kan beyin bariyerini geçebilir ilaç verme sistemi, nanoteknoloji vasıtasıyla geleceğin vizyonudur. Bu teknoloji sayesinde Parkinson, Alzheimer hastalıkları ve beyin tümörleri etkili bir biçimde yönetilebilecektir. Moleküler seviyedeki hastalıkların düzeltilebilmesinde etkili gen terapisi için gerekli nanovektörler gelişme aşamasındadır. Hidrofobik porfirinler ise solid kanserlerin veya oküler vaskülarizasyon hastalıklarının fotodinamik terapisi (PDT) için ilgi çekici moleküllerdir. Bütün bunlar, ağız kanserlerinin tedavisinde yer alan seçeneklerdendir (17, 23, 224).

İnsan Sağlığında Risk Faktörü Olarak Nanoteknoloji

    Nanomateryallerin kullanımının gittikçe yaygınlaşmasıyla birlikte, nanoteknolojik ürünlerin olası riskleri hakkındaki kaygılar da artmaktadır. Nanomateryallerin insan vücuduna birçok yoldan girdiği gösterilmiştir. Nanopartiküllerin yüzey alanı-hacim oranı yüksektir. Spesifik yüzey alanı ne kadar büyükse, deri, akciğer ve sindirim kanalı yoluyla absorbsiyon oranı da o kadar artış göstermektedir. Bu durum da akciğerlerde ve vücuttaki diğer organlarda istenmeyen etkilere ve birikimlere sebep olabilir.

    Birçok nanoboyuttaki küresel katı materyal kolaylıkla akciğerlere girerek alveollere ulaşır. Solunum sistemindeki enflamasyonu artıran bu primer toksik etki, doku hasarına ve sistemik etkilere neden olabilir. Kan yoluyla diğer canlı organlara veya dokulara taşınarak da kardiyovasküler ve diğer ekstra pulmoner etkilere yol açabilir. Deri yoluyla penetrasyonlar ise hücre hasarına neden olabilecek reaktif moleküllerin oluşumuyla sonuçlanabilir (5, 10).

SONUÇ

    Nanoteknoloji diş hekimliği alanında bugün tahmin dahi edemeyeceğimiz pek çok yeni gelişmelere imkan sağlayacaktır. Gelecekte yeni dental materyaller, yeni teşhis ve tedavi teknikleri ve farmakolojik yaklaşımlar gelişecek ve doku mühendisliği, biyoteknoloji, nanorobotlar ve nano materyallerin kullanılmasıyla oral sağlığın mükemmele yakın olması sağlanacak ve ayrıca hastalıklardan korunma, teşhis ve tedavi alanında çok önemli gelişmeler olacaktır.

HAZIRLAYAN: GİZEM KAYA

KAYNAKÇA

1. Nagpal A, Kaur J, Sharma S, Bansal A, Sacchdev P. Nanotechnology-the era of molecular dentistry. Indian J. Dent. Sci 2011; 5: 80-82.

2. Kosla R. Nanotechnology in Dentistry. Famdent Practical Dentistry Handbook 2009. 2009; 9: 69-84.

3. Ingle E, Gopal S. Nanodentistry: a hype or hope. J Oral Health Comm Dent 2011; 52: 64-67.

4. Ozak ST, Ozkan P. Nanotechnology and dentistry. Eur J Dent 2013; 7: 145-151.

5. Sahoo SK, Parveen MS, Panda JJ. The present and future of nanotechnology in human health care. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2007; 3: 20-31.

6. Satyanarayana TSV, Rai R. Nanotechnology: the future. J Interdiscip Dentistry 2011; 1: 93-100.

7. Saravana KR, Vijayalakshmi R. Nanotechnology in dentistry. Ind J Dent Res 2006; 17: 62-65.

8. Cenger Yeşim. Bitirme Tezi, Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Fizik Mühendisliği, Ankara, Türkiye; 2006.

9. Chandki R, Kala M, Kumar K, Brigit B, Banthia P, Banthia R. Nanodentistry: exploring the beauty of miniature. J Clin Exp Dent 2012; 4: 119-124.

10. Mantri SS, Mantri SP. The nano era in dentistry. J Nat Sc Biol Med 2013; 4: 39-43.

11. Shetty NJ, Swati P, David K. Nanorobots: future in dentistry.Saudi Dent J 2013; 25: 49-52.

12. Babel S, Mathur S. Nanorebotics-headway towards dentistry. Int J Res Sci Tech 2011; 1, 1-9.

13. Patil M, Mehta DS, Guvva S. Future impact of nanotechnology on medicine and dentistry. J Indian Soc Periodontol 2008; 12: 34-40.

14. Gorav S, Kamlesh V, Nidhi P. Nanodentistry - the future ahead. BFUDJ 2010; 1: 43-45.

15. Kaira LS, Singh R. Nanotechnology- the new era of technology. NUJHS 2012; 2: 88-92.

16. Deshmukh S, Nandlal B. Evaluation of the shear bond strength of nanocomposite on carious and sound deciduous dentin. Int J Clin Pediatr Dent 2012; 5: 25-28.

17. Verma SK, Chauhan R. Nanorobotics in dentistry- a review. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijd.2012.12.010

18. Patil M, Mehta DS, Guvva S. Future impact of nanotechnology on medicine and dentistry. J Indian Soc Periodontol 2008; 12: 34-40.

19. Mikkilineni M, Rao AS, Tummala M, Elkanti S. Nanodentistry: new buzz in dentistry. Eur J Gen Dent 2013; 2: 109-113.

20. Gupta J. Nanotechnology applications in medicine and dentistry. J Investig Clin Dent 2011; 2: 81-88.

21. Gambhir RS, Sogi GM, Nirola A, Brar R, Sekhon T, Kakar H. Nanotechnology in dentistry: current achievements and prospects. J Orofac Sci 2013; 5: 9-14.

22. Yılmaz N, Akkaya M. Nanoteknoloji. Türk Diş Hekimleri Birliği Dergisi 2007; 101: 76-82.

23. Kanaparthy R, Kanaparthy A. The changing face of dentistry: nanotechnology. Int J Nanomedicine 2011; 6: 2799- 2804.

24. Chandra Mouli PE, Manoj Kumar S, Parthiban S. Nanotechnology in Dentistry- a review. Int J Biol Med Res 2012; 3: 1550-1553 Mtryal

25. Waltimo T, Brunner TJ, Vollenweider M, Stark WJ, Zehnder M. Antimicrobial effect of nanometric bioactive glass J Dent Res 2007;86:754-7.

26. Aydin Sevnic B, Hanley L. Antibacterial activity of dental composites containing zinc oxide nanoparticles. J Biomed Mater Res B Appl Biomater 2010;94;22-31.

27. Elsaka SE, Hamouda IM, Swain MV. Titanium dioxide nanoparticles addition to a conventional glass-ionomer restorative: Influence on physical and antibacterial properties. J Dent 2011;39:589- 98.

28. Moshaverinia A, Ansari S, Moshaverinia M, Roohpour N, Darr JA, Rehman I. Effect of incorparation of hydroxyapatite and fluoroapatite nanobioceramics into conventional glass ionomer cements (GIS). Acta Biomaterialia 2008;4:432-40.

29. Moszner N, Salz U. Recent developments of new components for dental adhesives and composites. Macromol Mater Eng 2007; 292: 245-71.

30. Kawahara K, Tsuruda K, Morishita M, Uchida M. Antibacterial effect of silver-zeolite on oral bacteria under anaerobic conditions. Dent Mater 2000; 16: 452-5.

31. Mariatti M, Azizan A, See CH, Chong KF. Effect of silane-based coupling agent on the properties of silver nanoparticles filled epoxy composites. Compos Sci Technol 2007; 67: 2584-91.

32. Lee HH, Chou KS, Shih ZW. Effect of nano-sized silver particles on the resistivity of polymeric conductive adhesives. Inter J Adhes Adhes 2005;25:437-41.

33. Beyth N, Yudovin-Farber I, Bahir R, Domb A. J, Weiss E. I. Antibacterial activity of dental composites containing quaternary ammonium polyethylenimine nanoparticles against Streptococcus mutans. Biomaterials 2006;27:3995- 4002.

34. Venegas SC, Palacios JM, Apella MC, Morando PJ, Blesa MA. Calcium modulate sinter actions between bacteria and hydroxyapatite. J Dent Res 2006;85:1124-8.

35. Rybachuk AV, Chekman IS, Nebesna TY. Nanotechnology and nanoparticles in dentistry. Pharmacol Pharm 2009;1:18-20

36. Fredriksson M, Astba¨ck J, Pamenius M, Arvidson K. A retrospective study of 236 patients with teeth restored by carbonfiber-reinforced epoxy resin posts. J Prosthet Dent 1998;80:151-7.

37. Meng T, Latta M. Physical properties of four acrylic denture base resins. J Contemp Dent Practise 2005;6:93-100.

38. Larson WR, Dixon DL. Aquilino SA, Clancy JM. The effect of carbon graphite fiber reinforcement on the strength of provisional crown and fixed partial denture resins. J Prosthet Dent 1991;66:816-20.

39. Ekstrand K, Ruyter IE, Wellendorf H. Carbon/graphite fiber reinforced poly (methylmethyacrylate): properties under dry and wet conditions. J Biomed Mater Res 1987;21:1065- 80.

40. Homouda MI. Current perspectives of nanoparticles in medical and dental biomaterials. J Biomed Res 2012; 26: 143-51.

41. Casemiro LA, Gomes-Martins CH, Pires-de-Souza Fde C, Panzeri H. Antimicrobial and mechanical properties of acrylic resins with incorporated silverzinc zeolite - Part 1. Gerodontology 2008;25:187- 94.

42. Casemiro LA, Gomes-Martins CH, Pires-de-Souza Fde C, Panzeri H. Antimicrobial and mechanical properties of acrylic resins with incorporated silverzinc zeolite - Part 1. Gerodontology 2008;25:187- 94.

43. Kay JF. Calcium phosphate coatings for dental implants. Dent Clin North Am 1992;36:1-18.

44. Zeng HT, Lacefield WF. XPS, EDX and FTIR analysis of pulsed laser deposited calcium phosphate bioceramic coatings: the effects of various process parameters. Biomaterials 2000;21:23-30.

45. Verma SK, Prabhat KC, Goyal L, Rani M, Jain A. A critical review of the implication of nanotechnology in modern dental practice. Natl J Maxillofac Surg 2010;1:41-4.

46. Lütfioğlu M. Periodontal rejenerasyon ve büyüme faktörleri. Atatürk Üniv Diş Hek Fak Derg 2007; 17:35-43.

47. J.Yang, Yao Z, Tang C, Darvell BW, Zhang H, Pan L, Liu J, Chen Z. Growth of apatite on chitosan multiwall carbon nanotube composite membranes. Appl. Surf. Sci.2009;255:8551-5.

48. Zanello LP, Zhao B, Hu H, Haddon RC. Bone cell proliferation on carbon nanotubes. Nano Lett 2006;6:562-7.

49. Rodrigues LR. Inhibition of bacterial adhesion on medical devices. Adv Exp Med Biol 2011;715:351- 67.

50. Kishen A, Shi Z, Shrestha A, Neoh KG. An investigation on the antibacterial and antibiofilm efficacy of cationic nanoparticulates for root canal infection. J Endod 2008; 34: 1515-20.

51. Janes KA, Calvo P, Alonso MJ. Polysaccharide colloidal particles as delivery systems for macromolecules. Adv Drug Deliv Rev 2001;47:83- 97.

52. Li X, Fan Y, Watari F. Current investigations into carbon nanotubes for biomedical application. Biomed Mater 2010;5:022001.

53. Kong LX, Peng Z, Li SD, Bartold M. Nanotechnology and its role in the management of periodontal diseases. Periodontol 2000 2006;40:184-196.

54. Derman S, Kızılbey K, Akdetse ZM. Polymeric nanoparticles. Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi 2013;31;109-22.

55. Melo MA, Guedes SF, Xu HH, Rodrigues LK. Nanotechnology-based restoative materials for dental caries management. Trends Biotechnol 2013;31:459-67.

56. Borzabadi A, Borzabadi E, Edward L. Nanoparticles in orthodontics, a review of antimicrobial and anticarries applications. Acta Odontol Scand 2013;10 (basımda).

57. Ahn SJ, Lee SJ, Kook JK, Lim BS. Experimental antimicrobial orthodontic adhesives using nanofillers and silver nanoparticles. Dent Mater 2009;25:206-13.

58. Mupparapu, M. New nanophosphor scintillators for solid-state digital dental imagers. Dentomaxillofac Radiol 2006;35:475-476

59. Atatürk Üniv. Diş Hek. Fak. Derg. OYAR J Dent Fac Atatürk Uni Supplement: 8, Yıl: 2014, Sayfa: 49-5 Diş Hekimliğinde Nanopartiküllerin Kullanım Alanları

60. SDÜ Sağlık Bilimleri Dergisi Cilt 5/Sayı 2/2014 Nanoteknoloji Kavramı ve Diş Hekimliğindeki Uygulamaları