Случайный наблюдатель вряд ли найдет много общего между зубами и электроникой. Однако в самом начале истории NASA один из исследователей космического агентства заметил одно свойство, которое привело к появлению целого семейства зубных паст.
Зубная паста на основе минерала гидроксиапатита только начинает завоевывать рынок в Соединенных Штатах после того, как за последние 40 лет она распространилась по всей Азии и Европе. Но маловероятная история этого уникального подхода к созданию зубной пасты, которая, как утверждается, восстанавливает зубы путем их реминерализации, началась здесь, в 1960-х годах, в лаборатории электроники в недолго просуществовавшем полевом центре NASA в Кембридже, штат Массачусетс.
В то время Бернард Рубин был старшим научным сотрудником, работавшим над полупроводниковыми технологиями в Исследовательском центре электроники NASA, который находился через дорогу от Массачусетского технологического института с 1964 года до его закрытия всего шесть лет спустя. Он работал над выращиванием структурно и химически совершенных кристаллов для использования в полупроводниках — важнейших компонентах компьютеров и других электронных устройств — и обнаружил, что может получать более качественные кристаллы, выращивая их в силикагеле, а не в воде или другой среде.
Прецеденты такого метода выращивания кристаллов уже были, но не те озарения, которые он вызвал у Рубина и его коллег. В 1970 году в статье, опубликованной в журнале Nature, они осознали «сходство между физико-химическими механизмами нашей гелевой диффузионной системы и процессом кристаллизации фосфата кальция при формировании костей». Гидроксиапатит — это форма фосфата кальция, придающая твердость костям и зубам, где он также кристаллизуется в желатиновой среде, которая в то время была не очень хорошо изучена.
Несколько лет спустя Рубин рассказал представителям первой компании, выпустившей гидроксиапатитовую зубную пасту, что на эту идею его команду вдохновило знание того, что потеря костной ткани — один из самых серьезных физических эффектов, с которыми сталкиваются астронавты во время длительного пребывания в невесомости.
Когда он и еще один ученый NASA подали заявку на патент этой идеи, они предложили ее для восстановления зубов, поскольку гидроксиапатит является основным минеральным компонентом как в костной ткани, так и в зубной эмали. Идея, которую они запатентовали, заключалась в методе использования геля для выращивания кристаллов брушита — предшественника гидроксиапатита — и последующего их закрепления на поврежденной поверхности зуба, где они превращаются в гидроксиапатит и восстанавливают зуб.
Восстанавливая зубы с помощью их собственного натурального ингредиента и даже имитируя процесс роста кристаллов зуба на основе геля, предложенный Рубиным метод стал первым примером в зарождающейся области биомиметики — имитации биологии для решения биологических проблем.
К моменту получения патента в 1972 году Лаборатории исследований электроники уже не существовало, и Рубин перешел в штаб-квартиру NASA в Вашингтоне для управления программами дистанционного зондирования и сбора данных.
То же вещество, что и наши зубы
Два года спустя, на другом конце света, Шуджи Сакума основал в Токио торговую компанию Sangi Co. Ltd. в Токио как торговую компанию, занимающуюся продажей вина, оборудования, интеллектуальной собственности и многого другого. В самом начале поиска бизнес-идей Сакума наткнулся на подборку доступных патентов NASA. Патент Рубина привлек его внимание.
Сакума рассказал об этой технологии одному из первоначальных инвесторов и директоров Sangi, который оказался стоматологом со связями в академическом мире стоматологии. В ноябре 1974 года Сакума отправил этого стоматолога и профессора из Ниппонского стоматологического университета на встречу с Рубином и коллегами. Жена Сакумы и нынешний президент Sangi, Рослин Хейман, описывает эту поездку в недавно составленном ею историческом очерке. Она пишет, что оба посланника провели целый день с Рубином на объекте NASA и были настолько впечатлены его открытием, что Сакума решил приобрести патент.
По словам Сакумы, именно тогда Рубин упомянул потерю костной ткани у астронавтов в качестве источника вдохновения для своего открытия.
Следующее десятилетие профессор стоматологии провел в попытках реализовать идею, изложенную в кратком двухстраничном патенте, но так и не добился желаемых результатов. Тем временем Сакума не выдержал и предложил пропустить промежуточный этап формирования гидроксиапатита в полости рта из кристаллов брушита и вместо этого просто наполнить зубную пасту гидроксиапатитом. Основываясь на патенте NASA, который приобрела его компания, Сакума предложил создать «зубную пасту, содержащую то же вещество, что и наши зубы», которая действительно могла бы восстанавливать зубы, — пишет Хейман. Он заручился помощью другого специалиста из стоматологического университета, чтобы проработать технические детали и проверить эффективность полученной зубной пасты.
К концу 1970-х годов Сакума нашел производителя, и начались клинические испытания. В 1980 году компания Sangi выпустила в Японии свою первую зубную пасту Apadent, а в 1985 году — Apagard.
С Востока, обратно на Запад
Япония медленно переходит на лечение фтором, поэтому возник интерес к поиску альтернативы, сказал Сакума в интервью. «Учитывая ситуацию, наш продукт был пущен по ветру».
Однако потребовались годы, чтобы получить разрешение правительства на медицинские заявления о продукции, поэтому изначально — и успешно — она продавалась как косметическое средство для отбеливания зубов. После того как Сакума «выпросил, занял и заложил все», чтобы профинансировать свою первую рекламную кампанию, в которой люди узнавали друг друга по белизне зубов, компания продала годовой запас за три недели, сказал Хейман в интервью. Зубная паста Hydroxyapatite была в деле.
Только в 1993 году японское правительство признало гидроксиапатит в качестве противокариозного средства. По словам представителей компании, исследования последних 40 лет показали, что, восстанавливая поверхность эмали, гидроксиапатит улучшает белизну и блеск зубов, защищает от прикрепления и эрозии зубного налета, предотвращает повышенную чувствительность, а также помогает удалять бактерии из полости рта и устранять неприятный запах изо рта.
Разные рынки приняли его по разным причинам. По словам Хеймана, японское правительство до сих пор не признает его в качестве средства для профилактики чувствительности, но в Европе это самый большой аргумент в пользу его использования. Поскольку гидроксиапатит безопасен при проглатывании, он также успешно применяется в детских товарах.
После успеха в Японии первые международные продажи зубной пасты Sangi начались в России, затем в Канаде и Китае. Эти рынки до сих пор являются крупнейшими для компании за пределами ее родной страны. Sangi также производит зубные пасты, которые ряд других компаний продают под своими именами, например, популярную Apacoat S.E. от Yakult.
В настоящее время компания экспортирует продукцию в 25 стран, имеет филиал в Германии и насчитывает более 100 сотрудников. С момента своего основания компания Sangi продала более 160 миллионов тюбиков своей гидроксиапатитовой зубной пасты.
В США Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) не разрешает использовать зубные пасты без фтора для борьбы с кариесом, что не позволяло Sangi выйти на американский рынок до сих пор. Однако недавно FDA одобрило разработанное компанией средство против чувствительности на основе гидроксиапатита.
К настоящему времени зубную пасту на основе гидроксиапатита производят сотни других компаний. Большинство из них последовали примеру Санги, а Санги последовал за Рубином из NASA. «Сакума никогда не смог бы придумать свою идею без революционной проницательности Рубина», — говорится в истории компании Hayman. «Мы считаем, что всем этим мы обязаны патенту NASA».
