Implantes dentales inteligentes con nanopartículas y fuentes de luz

Los implantes representan un salto cualitativo respecto a las dentaduras postizas o los puentes, ya que se ajustan de manera mucho más segura y están diseñados para durar 20 años o más.

Pero a menudo los implantes dentales no cumplen con esa expectativa y necesitan reemplazo entre los 5 y 10 años porque se produce una inflamación local o enfermedad de las encías, lo que requiere la repetición de un procedimiento que es costoso e invasivo para los pacientes.

Y este es precisamente el problema que pretende resolver la Universidad de Pensilvania.

«Queríamos abordar este problema, por lo que se nos ocurrió un implante nuevo e innovador», dice Geelsu Hwang, profesor asistente de la Facultad de Medicina Dental de la Universidad de Pensilvania, cuya experiencia en ingeniería realiza un gran aporte a su investigación sobre problemas de salud bucal.

Las tecnologías del implante inteligente

El nuevo implante implementaría dos tecnologías clave, dice Hwang:

1. Un material infundido con nanopartículas que resiste la colonización bacteriana.
2. Y 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 en otro artículo de 2020, en este caso en la revista Advanced Healthcare Materials, Hwang y sus colegas presentaron su plataforma, que algún día podría integrarse no solo en los implantes dentales sino en otras tecnologías, como los reemplazos de articulaciones.

«La fototerapia puede abordar diversos problemas de salud», dice Hwang. «Pero una vez que se implanta un biomaterial, no es práctico reemplazar o recargar una batería. Nosotros utilizamos un material piezoeléctrico, que genera energía eléctrica a partir de movimientos orales naturales y suministra una luz que puede realizar fototerapia, pero además descubrimos que puede proteger el tejido gingival de las bacterias«.

En el documento, el material que exploraron los investigadores fue Titanato de bario (BTO), que tiene propiedades piezoeléctricas que se aprovechan en aplicaciones como los transistores, pero que aún no se ha explorado como base para biomateriales implantables antiinfecciosos.

¿Se puede utilizar el Titanato de bario en implantes reales?

Para probar su potencial como base para un implante dental, el equipo utilizó primero discos incrustados con nanopartículas de BTO y los expuso a Streptococcus mutans, un componente principal de la biopelícula bacteriana y que es responsable de la placa dental. Descubrieron que los discos resistían la formación de biopelículas dependiendo de la dosis, ya que los discos con concentraciones más altas de BTO previnieron mejor la unión de dichas biopelículas.

La propiedad de generación de energía del material se mantuvo en las pruebas a lo largo del tiempo, y además 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.

En trabajos futuros, el equipo espera continuar perfeccionando el sistema de implantes dentales «inteligentes», 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 otra que resista 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», dice Hwang.

Se puede leer el artículo completo en Science Daily.