Tempo fa ti avevamo parlato di rigenerazione dei denti persi, tuttavia non in tutti i casi ciò sarebbe stato possibile, ecco perché si sta studiando un impianto dentale smart, ed è quello di cui vi parleremo oggi in questo articolo.
Più di 3 milioni di persone in America hanno impianti dentali, usati per sostituire un dente perso a causa di carie, malattie gengivali o lesioni, ed è per questo che gli impianti rappresentano un balzo in avanti rispetto a protesi o ponti, infatti si adattano in modo molto più sicuro e sono progettati per durare 20 anni o più.
Tuttavia spesso gli impianti non soddisfano tale aspettativa, necessitando invece di essere sostituiti in 5-10 anni a causa di un’infiammazione locale o di una malattia gengivale, che richiede la ripetizione di una procedura costosa e invasiva per i pazienti.
“Volevamo affrontare questo problema e così abbiamo ideato un nuovo impianto innovativo”
afferma Geelsu Hwang, un assistente professore presso la School of Dental Medicine dell’Università della Pennsylvania, che ha un background in ingegneria che porta alla sua ricerca su problemi di salute orale.
Il nuovo impianto dentale smart implementerebbe due tecnologie chiave, afferma Hwang:
- è un materiale infuso di nanoparticelle che resiste alla colonizzazione batterica;
- è una fonte di luce incorporata per condurre la fototerapia, alimentata dai movimenti naturali della bocca, come masticare o lavarsi i denti.
In un articolo sulla rivista ACS Applied Materials & Interfaces e in un articolo del 2020 sulla rivista Advanced Healthcare Materials, Hwang e colleghi presentano il loro progetto per un impianto dentale smart, che un giorno potrebbe essere integrata non solo negli impianti dentali ma in altre tecnologie, come per esempio le protesi articolari.
“La fototerapia può affrontare una serie diversificata di problemi di salute ma, una volta impiantato un biomateriale, non è pratico sostituire o ricaricare una batteria.
Stiamo utilizzando un materiale piezoelettrico, che può generare energia elettrica dai movimenti orali naturali per fornire una luce in grado di condurre la fototerapia, e scopriamo che può funzionare con successo proteggendo il tessuto gengivale dalla contaminazione batterica.”
afferma Hwang.
Nel documento, il materiale esplorato dai ricercatori era il titanato di bario (BTO), che ha proprietà piezoelettriche sfruttate in applicazioni come condensatori e transistor, ma non è stato ancora “esplorato” come base per biomateriali impiantabili anti-infettivi.
I test e le fasi di studio del nuovo impianto dentale smart
Per testare il suo potenziale come base per un impianto dentale smart, il team ha prima utilizzato dischi incorporati con nanoparticelle di BTO e li ha esposti a Streptococcus mutans, un componente primario del biofilm batterico responsabile della carie comunemente noto come placca dentale.
Hanno scoperto che i dischi resistevano alla formazione di biofilm in modo dose-dipendente, inoltre i dischi con concentrazioni più elevate di BTO erano migliori nell’impedire il legame dei biofilm.
Mentre studi precedenti avevano suggerito che il BTO potrebbe uccidere i batteri completamente usando specie reattive dell’ossigeno generate da reazioni di polarizzazione elettrica o catalizzata dalla luce, Hwang e colleghi hanno scoperto che non era questo il caso a causa dell’efficacia di breve durata e degli effetti fuori bersaglio di questi approcci.
D’altro canto, il materiale genera una carica superficiale negativa potenziata che respinge le pareti cellulari dei batteri caricate negativamente, inoltre secondo i ricercatori, è probabile che questo effetto di repulsione sia duraturo.
“Volevamo un materiale per impianti in grado di resistere a lungo alla crescita batterica perché le sfide batteriche non sono una minaccia una tantum”
afferma Hwang.
La proprietà di generazione di energia del materiale è stata mantenuta e nei test nel tempo il materiale non ha percolato, ha inoltre dimostrato un livello di resistenza meccanica paragonabile ad altri materiali utilizzati nelle applicazioni dentali.
Infine, il materiale non ha danneggiato il normale tessuto gengivale negli esperimenti dei ricercatori, supportando l’idea che questo impianto dentale smart potrebbe essere utilizzato senza effetti negativi in bocca.
La tecnologia alla base di questo nuovo impianto dentale smart è finalista nel programma di accelerazione della ricerca del Science Center –il programma QED Proof-of-Concept–, ed essendo appunto uno dei 12 finalisti, Hwang e colleghi riceveranno indicazioni da esperti in commercializzazione.
Se il progetto avanza per essere uno dei tre finalisti, il gruppo ha il potenziale per ricevere fino a $ 200.000 in finanziamenti.
“Speriamo di sviluppare ulteriormente il sistema implantare e alla fine vederlo commercializzato in modo che possa essere utilizzato nel campo dentale”
afferma Hwang.
Nel lavoro futuro, il team spera di continuare a perfezionare il sistema di impianto dentale smart, testando nuovi tipi di materiali e forse anche utilizzando proprietà asimmetriche su ciascun lato dei componenti dell’impianto, uno che incoraggia l’integrazione dei tessuti sul lato rivolto verso le gengive e uno che resiste alla formazione batterica sul lato rivolto verso il resto della bocca.
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