Аннотация результатов, полученных в 2024 году
- Дана математическая оценка изменений, происходящих в молекулярном составе зубной биопленки, выполненная на основе расчётов минерал/органического, фосфат/протеин/липидного, углерод/фосфатного, эфиро/белкового, карбогидрат/фосфатного, липид/фосфатного соотношений исходя из данных молекулярной спектроскопии, в т.ч. с использованием синхротронного излучения; Обнаружены изменения величин фосфат/протеин/липидного, фосфат/минерального и фосфолипид/липидного соотношений, а также наличие статистически-значимых внутри и межгрупповых различий в этих коэффициентах свидетельствуют о том, что у пациентов в норме и при развитии кариеса различаются механизмы адсорбации ионов, соединений и комплексов, пришедших из ротовой жидкости в зубную биопленку на этапе экзо/эндогенной профилактики. - Выполнена разработка алгоритмов и определение конформационных особенностей/изменений в амидной конфигурации белков зубной биопленки на наиболее ранних стадиях развития патологических процессов ротовой полости кариозного характера, исходя из анализа результатов синхротронной ИК-микроспектроскопии и моделирования вторичной структуры амидных полос протеинов (модовый состав, положение полос, полная ширина на половине максимума FWHM и форма спектрального профиля полосы) с учетом персонализированных данных пациентов; Отработан оптимальный алгоритм аппроксимации FTIR-спектральных профилей с использованием программных пакетов обработки данных и моделирования нелинейных кривых. Анализ результатов деконволюции амидных профилей на компоненты, а в частности соотнесение максимумов с компонентами вторичной структуры белков, выполнено исходя из имеющихся литературных данных, известных работ, в которых изучались белки, в том числе в составе биопленок. В связи с этим в составе Amid I и Amid II полос ИК-спектрах согласно устоявшейся номенклатуры, выделены следующие фундаментальные вторичные структурные элементы: регулярная вторичная структура α-спираль, β-лист, β-виток, аминокислотные боковые цепи. - Проведен анализ результатов деконволюции амидных профилей в ИК-спектрах зубной биопленки и определение конформационных особенностей в конфигурации белковой фракции биопленки. - Выполнен поиск взаимосвязей между составом, пространственным и конформационным положением компонент во вторичной структуре белков зубной биопленки с развитием кариозного процесса. Определение влияния влияние модулирующего фактора (таблетка, содержащая минеральный комплекс с глицерофосфатом кальция) на сдвиги во вторичной структуре белков зубной биопленки; Расчеты, проведенные при выполнении второго этапа проекта показывают, что с учетом модулирующего фактора (использование таблетированного комплекса для минерализации зубной ткани человека) в случае без кариозной активности (первая группа пациентов) предложенное маркерное соотношение α-helix/β-sheet лежит в пределах R~2.5–2.9, в тоже время как у пациентов с кариесом (вторая группа) R~3.9–4.2, т.е. увеличено более чем в 1.5 раза. - Выявлены взаимосвязи процессов деминерализации/минерализации, происходящих в твердых тканях зуба, с изменениями в белковой фракции биологических жидкостей и зубной биопленки, а также определение потенциально-значимых спектроскопических маркеров этих процессов; Учитывая выявленные особенности во вторичной структуре белковой сети зубной биопленки в норме, при кариозной патологии, а также с учетом применения таблетированного минерального комплекса с глицерофосфатом кальция, можно убедиться в том, что идеальным кандидатом для скрининга развития заболевания является компонента Parallel β-strands (VIII). Изменение частоты и процентного содержания этой компоненты в спектрах зубной биопленки являются следствием присутствия в ней кариесогенных бактерий Mutans streptococci, ответственных за возникновение кариеса, а также продуктов их метаболизма - glucan polymers. Расчет важного для белков соотношения R=(α-helix (V))/(β-strands (VIII) ) будет отражать изменения во вторичной структуре протеинов биопленки, наблюдаемые при развитии кариозной патологии. - Определен диагностический потенциал десневой жидкости для превентивного скрининга патологий ротовой полости с применение методов Рамановской и ИК-микроспектроскопии; С использованием метода инфракрасной спектроскопии, в том числе с использованием синхротронного излучения, определены особенности в инфракрасных спектрах ротовой жидкости, а также рассчитаны минерал-органическое, углерод-фосфатное, Амид II/Амид I и протеин/тиоцианатное соотношения для группы больных множественным кариесом и пациентов контрольной группы. Обнаруженные нами особенности в инфракрасных спектрах смешанной слюны, а также найденные изменения в ее молекулярном составе могут выступить в роли биомаркеров кариесогенной ситуации. - Установлены фундаментальные взаимосвязи между биомеханическими, оптическими, морфологическими характеристиками, составом/структурой твердых тканей человеческих зубов в норме/патологии и особенностями молекулярного состава десневой жидкости и зубной биопленки пациентов с учетом кариесогенной ситуации; Во время экспериментов в твердой зубной ткани (эмали) при развитии кариозного процесса были зарегистрированы изменения, происходящие в неорганической составляющей апатита. Эти изменения являются следствием процессов аморфизации и процессов пере-осаждения кислых фосфатов кальция, происходящих под воздействием изменений в микробиоме зубной биоплёнки. Выявленные на основе анализа ИК-спектров особенности и неоднородности химического состава в области кариозной фиссуры являются ответом как на кислотное, так и на бактериальное воздействие со стороны патогенной микрофлоры зубной биопленки и ее метаболитов. - Подготовлены публикации в международных рецензируемых журналах, в т.ч. из первого или второго квартилей; Опубликованы 4 работы, из которых 3 входят в первый квартиль WOS/Scopus. - Представлены полученные в ходе реализации второго года выполнения проекта научные результаты на общероссийских и международных конференциях.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1. Создана биомиметическая модельная среда, имитирующая in-vitro состав, структуру и морфологию, и органоминеральное взаимодействие в эмали/дентине и дана оценка ее стабильности на основе смоделированной кариозной атаки. Синтезированы биомиметические среды, воспроизводящие ключевые характеристики зубных тканей. Неорганическая фаза представлена нанокристаллическим карбонат-замещенным гидроксиапатитом, аналогичным апатиту эмали. Органическая фаза включает смесь аминокислот (L-аргинин, L-лизин), сцементированную полидофамином. Соотношения фаз (10/90 и 40/60) моделируют состав эмали и дентина. Системы близки к нативной эмали по морфомеханическим свойствам. Оценка стабильности при кислотной атаке (H₃PO₄, лимонная, молочная, муравьиная кислоты) показала: кратковременное воздействие умеренно увеличивает шероховатость, сохраняя основные характеристики; длительная экспозиция вызывает значимое снижение твердости и жесткости, требующее реминерализации, что аналогично процессам in vivo. 2. Выявлены взаимосвязи между наблюдаемыми структурно-спектроскопическими характеристиками и изменениями, происходящими в органоминеральном комплексе зубов человека на этапе формирования патологий, полученных с использованием классических методов μFTIR и современной широкополосной synchrotron infrared nanospectroscopy (SINS): Сканирование SINS границы кариозной фиссуры с нанометровым разрешением выявило трансформацию фазового состава апатита эмали. В зоне деминерализации обнаружены переходные формы фосфатов кальция (β-TCP, OCP, DCPD, ACP), что свидетельствует о растворении и аморфизации апатита с переосаждением кислых фосфатов. Обнаружены спектральные полосы, указывающие на бактериальное воздействие (~1230, 1080, 1170-1160 см⁻¹). Расчет коэффициента кристалличности (CI) и доли кислотных фосфатов показал: CI здоровой эмали ~1.1-1.2, снижаясь до ~0.7 у фиссуры, что указывает на рост дефектности решетки. Доля кислых фосфатов резко возрастает в зоне ~250-300 нм от стенки фиссуры, маркируя область активной деминерализации. 3. Найдены корреляции между особенностями молекулярного состава зубной биопленки, развитием патологических процессов в ротовой полости и экзо/эндогенным способом поступления минеральных веществ в организм (типом профилактики) у пациентов с различной кариесогенной ситуацией: Многомерный анализ спектрального датасета десневой жидкости выявил комплексные взаимосвязи: демографические данные - кариес – заболевания пародонта ; множественный кариес и пародонтит – сопутствующие заболевания. Спектральный анализ подтвердил, что патологии вызывают конформационные изменения белков, трансформацию липидного профиля и сдвиги в содержании фосфатов и углеводов в десневой жидкости. 4. Выполнена апробация разрабатываемой в проекте методики персонализированной экспресс-диагностики состояния ротовой полости и уровня кариесрезистентности пациентов на основе исследований их ротовой, десневой, дентинной жидкостей, зубной ткани и зубной биопленки. Апробация подтвердила эффективность предлагаемого диагностического подхода. Установлены статистически значимые корреляции (p<0.05) между специфическими спектральными сигнатурами биологических жидкостей и клинически диагностируемым уровнем кариесрезистентности/глубиной кариеса. Разработана и апробирована алгоритмическая схема для классификации пациентов по группе риска на основе интеграции спектроскопических данных и анамнеза. Результаты легли в основу подготовки заявки на патент. 5. Подготовлены публикации в международных рецензируемых журналах, в т.ч. из первого или второго квартилей. Опубликованы 5 научных работ, из которых 3 входят в первый квартиль Q1 журналов Web of Science/Scopus. 6. Представлены полученные в ходе реализации второго года выполнения проекта научные результаты на общероссийских и международных конференциях. Основные результаты, полученные в отчетном периоде, были представлены в форме устных / приглашенных докладов на международных и всероссийских конференциях. Доклады вызвали профессиональный интерес и дискуссию среди специалистов в области стоматологии и биомедицинской спектроскопии.