Pesquisadores no desenvolvimento de implante antibacteriano

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Um implante dentário inteligente em desenvolvimento pode beneficiar os pacientes ao empregar nanopartículas resistentes ao biofilme e uma luz alimentada por forças biomecânicas para promover a saúde do tecido gengival circundante. (Imagem: Alex Mit/Shutterstock)
Dental Tribune International

By Dental Tribune International

Thu. 30. December 2021

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PHILADELPHIA, EUA: A fim de abordar a falha do implante e os esforços e custos associados, pesquisadores da Escola de Medicina Dentária da Universidade da Pensilvânia, na Filadélfia, estão desenvolvendo um novo implante dentário inteligente. Eles estão buscando um dispositivo que resista ao crescimento bacteriano e gere sua própria energia para operar uma luz de rejuvenescimento do tecido.

O novo implante foi projetado para combinar duas tecnologias: um material infundido com nanopartículas que impede a colonização bacteriana e uma fonte de luz embutida para realizar fototerapia, acionada por movimentos naturais da boca, como ao mastigar ou escovar os dentes. Essa abordagem não se limita ao uso odontológico, mas pode ter outras aplicações, como integração em substituições de articulações também.

O Dr. Geelsu Hwang, professor assistente da universidade e um dos pesquisadores envolvidos, explicou em um comunicado à imprensa: “A fototerapia pode abordar um conjunto diversificado de questões de saúde. Mas, uma vez que um biomaterial é implantado, não é prático substituir ou recarregar uma bateria. Estamos usando um material piezoelétrico, que pode gerar energia elétrica a partir de movimentos orais naturais para fornecer uma luz que pode conduzir a fototerapia, e descobrimos que pode proteger com sucesso o tecido gengival do desafio bacteriano. ”

Em sua pesquisa, a equipe explorou o material titanato de bário (BTOsigla em inglês), que possui propriedades piezoelétricas e, portanto, é usado em capacitadores e transistores, por exemplo. No entanto, não foi investigado como base para biomateriais implantáveis ​​anti-infecciosos. Para testar seu potencial, os pesquisadores incorporaram discos compostos com nanopartículas de BTO e os expuseram ao Streptococcus mutans. Eles descobriram que os discos impediam a formação de biofilme e que esse efeito era maior com concentrações mais altas de BTO.

De acordo com a equipe de pesquisa, o BTO gera uma carga superficial negativa aumentada que repele as paredes celulares negativamente carregadas das bactérias e é provável que esse efeito repulsivo seja duradouro. “Queríamos um material de implante que pudesse resistir ao crescimento bacteriano por um longo tempo, porque os desafios bacterianos não são uma ameaça única”, disse o Dr. Hwang.

A propriedade de geração de energia do material foi mantida e, quando testado por longos períodos, o material não lixiviou. Ele também exibiu resistência mecânica comparável a outros materiais usados ​​na odontologia. Além disso, o material não agrediu o tecido gengival, sustentando a ideia de que poderia ser utilizado sem efeitos adversos.

Em pesquisas futuras, a equipe espera continuar a refinar seu sistema de implante dentário inteligente, testar novos tipos de materiais e possivelmente usar propriedades assimétricas em cada lado dos componentes do implante para estimular a integração do tecido e resistir à formação de bactérias. “Esperamos desenvolver ainda mais o sistema de implantes e, eventualmente, vê-lo comercializado para que possa ser usado na área odontológica”, comentou o Dr. Hwang.

A pesquisa foi relatada em dois estudos. O estudo mais recente, intitulado  “Bimodal nanocomposite platform with antibiofilm and self-powering functionalities for biomedical applications,” foi publicado em 1º de setembro de 2021, edição da ACS Applied Materials and Interfaces . O primeiro estudo, intitulado “Human oral motion-powered smart dental implant (SDI) for in situ ambulatory photo-biomodulation therapy, foi publicado em 19 de agosto de 2020, edição da Advanced Healthcare Materials.

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