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Desarrollan un implante dental inteligente que resiste el crecimiento bacteriano

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Foto: Universidad de Pensilvania

..Redacción.
La Facultad de Medicina Dental de la Universidad de Pensilvania está desarrollando un implante dental inteligente que resiste el crecimiento bacteriano y genera su propia electricidad al masticar y cepillar para encender una luz rejuvenecedora de tejidos. En concreto, este implante dental inteligente podría mejorar los dispositivos actuales mediante el empleo de nanopartículas resistentes a la biopelícula y una luz alimentada por fuerzas biomecánicas para promover la salud del tejido de las encías circundantes.

En España se colocan cada año entre 1,2 y 1,4 millones de implantes dentales. Estos representan un avance sobre las dentaduras postizas o puentes. Así, se ajustan de manera mucho más segura y están diseñados para durar 20 años o más. Sin embargo, a veces los implantes no cumplen con estas expectativas y necesitan reemplazo en cinco o diez años por una inflamación local o enfermedad de las encías. Esto requiere la repetición de un procedimiento costoso e invasivo para los pacientes.

La Facultad de Medicina Dental de la Universidad de Pensilvania está desarrollando un implante dental inteligente que resiste el crecimiento bacteriano

«Queríamos abordar este problema, por lo que se nos ocurrió un implante nuevo e innovador«, dice Geelsu Hwang, líder del estudio y profesor asistente de la Facultad de Medicina Dental de Penn, con experiencia en ingeniería que aporta a su investigación sobre problemas de salud bucal. Hwang destaca que el nuevo implante tendría dos tecnologías clave. La primera es un material infundido con nanopartículas que resiste la colonización bacteriana. La segunda, una fuente de luz incorporada para realizar fototerapia, impulsada por los movimientos naturales de la boca, como masticar o cepillarse los dientes.

En un artículo de la revista ACS Applied Materials & Interfaces y un artículo de 2020 en la revista Advanced Healthcare Materials, Hwang y sus compañeros presentaron su plataforma. «Algún día podría integrarse no solo en los implantes dentales sino en otras tecnologías, como los reemplazos de articulaciones«, destacan desde la Universidad de Pensilvania. Hwang señala que la fototerapia puede abordar un conjunto diverso de problemas de salud. “Una vez que se implanta un biomaterial, no es práctico reemplazar o recargar una batería. Estamos utilizando un material piezoeléctrico, que puede generar energía eléctrica a partir de movimientos orales naturales para suministrar una luz que pueda realizar fototerapia, y descubrimos que puede proteger con éxito el tejido gingival del desafío bacteriano«.

Algún día podría integrarse no solo en los implantes dentales sino en otras tecnologías, como los reemplazos de articulaciones

En el documento, el material que exploraron los investigadores fue el titanato de bario. Este tiene propiedades piezoeléctricas que se aprovechan en aplicaciones como capacitadores y transistores, pero que aún no se ha explorado como base para biomateriales implantables antiinfecciosos. Para probar su potencial como base para un implante dental, el equipo utilizó primero discos incrustados con nanopartículas de titanato de bario y los expuso a Streptococcus mutans, un componente principal de la biopelícula bacteriana responsable de la caries dental comúnmente conocida como placa dental. Descubrieron que los discos resistían la formación de biopelículas de una manera dependiente de la dosis. Los discos con concentraciones más altas de titanato de bario fueron mejores para prevenir la unión de las biopelículas.

Estudios anteriores habían sugerido que el titanato de bario podría matar las bacterias directamente utilizando especies reactivas de oxígeno generadas por reacciones de polarización eléctrica o catalizadas por luz. Hwang y su equipo no encontraron que fuera el caso por la eficacia de corta duración y los efectos fuera del objetivo de estos enfoques. En cambio, el material genera una carga superficial negativa mejorada que repele las paredes celulares cargadas negativamente de las bacterias. «Es probable que este efecto de repulsión sea duradero«, apuntan los investigadores.

Hwang: “Queríamos un material de implante que pudiera resistir el crecimiento bacteriano durante mucho tiempo»

Queríamos un material de implante que pudiera resistir el crecimiento bacteriano durante mucho tiempo porque los desafíos bacterianos no son una amenaza única”, explica Hwang. La propiedad de generación de energía del material se mantuvo y en las pruebas a lo largo del tiempo el material no se lixivió. También demostró un nivel de resistencia mecánica comparable a otros materiales utilizados en aplicaciones dentales. Finalmente, el material no dañó el tejido gingival normal en los experimentos de los investigadores, lo que respalda la idea de que podría usarse sin efectos nocivos en la boca.

El equipo espera continuar mejorando el sistema de implantes dentales inteligentes en el futuro. En concreto, probando nuevos tipos de materiales y quizás incluso usando propiedades asimétricas en cada lado de los componentes del implante. Una que fomente la integración del tejido en el lado que mira hacia las encías y una que resiste la formación de bacterias en el lado que mira hacia el resto de la boca. «Esperamos desarrollar aún más el sistema de implantes y, finalmente, verlo comercializado para que pueda usarse en el campo dental», concluye Hwang.

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