Investigação: Implantes dentários “inteligentes”

Mais de 3 milhões de americanos têm implantes dentários, Os implantes representam um salto de progresso sobre dentaduras ou pontes, encaixando-se de forma muito mais segura e são  projetado para durar  20 anos ou mais.

Mas muitas vezes os implantes ficam aquém dessa expectativa, precisando  de ser substituídos ao fim de cinco a 10 anos devido a inflamação local ou doença das gengivas, exigindo uma repetição de um procedimento dispendioso e invasivo para os pacientes.

"Queríamos abordar esta questão e, por isso, inventámos um novo implante inovador", diz Geelsu Hwang, professor assistente da Faculdade de Medicina Dentária da Universidade da Pensilvânia, que tem formação em engenharia e que à sua investigação  questões de saúde oral.

O novo implante implementaria utiliza duas tecnologias-chave, diz Hwang. Uma delas é um material infundido de nanopartícula que resiste à colonização bacteriana. E a segunda é uma fonte de luz incorporada para realizar a fototerapia, alimentada pelos movimentos naturais da boca, como mastigar ou escovar os dentes. 

Num artigo publicado na revista ACS Applied Materials & Interfaces e num artigo de 2020 na revista Advanced Healthcare Materials, Hwang e os colegas expõem a sua plataforma, que poderá um dia ser integrada não só em implantes dentários mas também noutras tecnologias, como as substituições articulares. 

"A fototerapia pode abordar um conjunto diversificado de problemas de saúde", diz Hwang. "Mas uma vez implantado um biomaterial, não é prático substituir ou recarregar uma bateria. Estamos a usar um material piezoelétrico, que pode gerar energia elétrica a partir de movimentos orais naturais para fornecer uma luz que pode realizar a fototerapia, e descobrimos que pode proteger com sucesso o tecido gengival do desafio bacteriano." 

Segundo o artigo, o material que os investigadores exploraram foi o titanado de bário (BTO), que possui propriedades piezoelétricas que são utilizados em aplicações como condensadores e transístores, mas que ainda não foram exploradas como base para biomateriais implantáveis anti-infeciosos. 

Para testar o seu potencial como base para um implante dentário, a equipa usou primeiro discos incorporados com nanopartículas de BTO e expõe-los a mutantes streptococcus, um componente primário do biofilme bacteriano responsável pela degradação dentária vulgarmente conhecida como placa dentária. Descobriram que os discos resistiram à formação de biofilme de forma dependente de dose. Os discos com concentrações mais elevadas de BTO foram melhores para impedir a ligação dos biofilmes. 

Embora estudos anteriores tivessem sugerido que a BTO poderia matar as bactérias usando espécies reativas de oxigénio geradas por reações de polarização leve ou elétrica, Hwang e colegas não consideraram que este fosse o caso devido à eficácia de curta duração e aos efeitos fora do alvo destas abordagens. Em vez disso, o material gera uma carga de superfície negativa melhorada que repele as paredes celulares carregadas negativamente de bactérias. É provável que este efeito de repulsão seja duradouro, dizem os investigadores.

"Queríamos um material de implante que resistisse ao crescimento bacteriano durante muito tempo, porque os desafios bacterianos não são uma ameaça única", diz Hwang.

A propriedade geradora de energia do material foi sustentada e em testes ao longo do tempo o material não provocou qualquer efeito nocivo na boca. Demonstrou também um nível de resistência mecânica comparável a outros materiais utilizados em aplicações dentárias.

Finalmente, o material não prejudicou o tecido gengival normal nas experiências levando os investigadores, a apoiar a ideia de que este poderia ser usado sem efeitos nocivos na boca.

A tecnologia é finalista do programa de aceleração de pesquisa do Centro de Ciência, o programa QED Proof-of-Concept. 

 Como um dos 12 finalistas, Hwang e colegas receberão orientação de especialistas em comercialização. Se o projeto avançar para ser um dos três finalistas, o grupo receberá até 200.000 dólares para financiamento.

No futuro, a equipa espera continuar a aperfeiçoar o sistema de implantes dentários "inteligentes", testando novos tipos de materiais e talvez até utilizando propriedades assimétricas em cada lado dos componentes do implante, para incentivar a integração de tecidos no lado virado para as gengivas e que resiste à formação bacteriana do lado virado para o resto da boca.

"Esperamos continuar a desenvolver o sistema de implantes e eventualmente vê-lo comercializado para que possa ser aplicados em pacientes, diz Hwang.

Fonte:  ScienceDaily / University of Pennsylvania

Artigo original  ScienceDaily