Le molecole che sono più spesso note per il loro potenziale di causare il cancro possono avere un nuovo, ruolo di promozione della salute. Gli scienziati stanno ora scoprendo come questi "radicali" possono essere utilizzati per prevenire le infezioni e promuovere il successo a lungo termine degli impianti dentali.

Sebbene i dentisti raccomandino di conservare i nostri denti il ​​più a lungo possibile, sempre più molti di noi alla fine avranno bisogno di uno o più denti sostituiti con impianti in titanio. Ciò è particolarmente vero per le generazioni più anziane.

Però, gli impianti dentali spesso si rivelano solo una sostituzione parzialmente riuscita. I batteri possono colonizzare l'area intorno a un impianto. Le infezioni batteriche intorno a un impianto possono infine portare alla perdita dell'osso che sostiene l'impianto, lasciando il paziente con un grande bisogno di un trattamento esteso e, di conseguenza, una salute orale complessivamente peggiore.

Se l'osso intorno a un impianto viene infettato, esiste il serio rischio che il paziente necessiti di un trattamento e di una manutenzione odontoiatrica restaurativa completa per mantenere la funzione dell'impianto e ripristinare l'osso perso, se possibile del tutto. Di conseguenza, la ricerca sui biomateriali che possono essere utilizzati per aumentare e guidare la ricrescita dell'osso perduto è diventata un'area principale della ricerca dentale.

Biofilm su impianti

Affinché un impianto dentale funzioni, deve essere fissato saldamente alla mandibola. Ciò significa che le cellule ossee devono sconfiggere i batteri nella cosiddetta "corsa per la superficie" dell'impianto. Vincendo la gara, le cellule ossee formeranno nuovo tessuto osseo attorno all'impianto, fissaggio dell'impianto nell'osso.

Però, spesso sono i batteri a vincere la gara. Formano un biofilm, un sottile strato di batteri sulla superficie dell'impianto. – Il biofilm è un modo intelligente per i batteri di colonizzare le superfici; rende i batteri più forti, spiega David Wiedmer, ricercatore presso la Facoltà di Odontoiatria dell'Università di Oslo. Se i batteri prendono il sopravvento sulla superficie dell'impianto, l'impianto è soggetto a infezioni, con conseguenze potenzialmente gravi per la salute del paziente.

Gli impianti infetti vengono solitamente trattati con antibiotici. – Quando i batteri formano un biofilm, gli antibiotici spesso non funzionano perché i batteri sono protetti all'interno di un biofilm. Alla luce del drammatico aumento dei batteri resistenti agli antibiotici, c'è un urgente bisogno di trovare cure alternative, dice Wiedmer, che è originariamente un ingegnere meccanico. Ha iniziato a considerare i radicali liberi come alternativa. Queste molecole instabili possono causare stress nei batteri, che a sua volta può creare un effetto antibatterico.

Molecole radicali altamente reattive

I radicali liberi sono molecole instabili perché hanno un elettrone spaiato. Così, sono sempre alla ricerca di un altro elettrone con cui accoppiarsi. I radicali liberi sono noti per essere molecole dannose e patogene che possono causare cambiamenti nel DNA, che a sua volta può creare mutazioni che possono portare al cancro. L'ipotesi di Wiedmer era che la reattività dei radicali liberi potesse essere utilizzata anche per uccidere i batteri.

Basò la sua idea su un noto processo chimico, fotocatalisi:quando il biossido di titanio (TiO2) è esposto alla luce ultravioletta, come si trova alla luce del sole, in presenza di ossigeno, la superficie si pulisce da ogni sporco organico, scomponendolo in acqua e ossigeno. Questo processo di pulizia si basa sulla formazione di radicali liberi ed è la stessa reazione che viene utilizzata nelle celle solari per produrre energia.

Gli impianti dentali hanno anche TiO2 sulla loro superficie. Quasi tutti gli impianti dentali sono realizzati in titanio, e TiO2 viene creato quando il titanio entra in contatto con l'ossigeno dall'aria o dal sangue, per esempio. quando si inserisce un impianto in bocca.

Catalisi oscura per il trattamento e la prevenzione

Però, è difficile produrre reazioni fotocatalitiche sugli impianti. Ciò è dovuto all'ovvio problema di aggiungere la luce solare necessaria nella reazione tra il TiO2 sulla superficie dell'impianto e l'ossigeno nel sangue quando l'impianto è già inserito nell'osso della mascella.

Per questa ragione, Wiedmer ha studiato il trattamento delle infezioni batteriche sugli impianti utilizzando un metodo che chiama "catalisi oscura". Combinando TiO e perossido di idrogeno (H2O2), invece dell'acqua e della luce del sole, ottiene un effetto simile alla fotocatalisi. Quando H2O2 viene aggiunto su un impianto coperto da uno strato di TiO2, vengono rilasciati anche i radicali liberi, ma questa volta al buio.

Date le spiccate proprietà antibatteriche dei radicali liberi prodotti, Wiedmer ha studiato la catalisi oscura su TiO2 in due diverse applicazioni biomediche. La prima applicazione testata è stata quella di trattare un'infezione esistente intorno a un impianto. La sua ricerca ha anche esaminato se il metodo potesse avere un effetto preventivo sugli "scaffold", strutture porose che possono essere inserite nell'osso mascellare per supportare e guidare le cellule ossee a crescere e formare "nuovo" osso.

Promettente, ma difficile da implementare

Wiedmer ha motivo di essere ottimista sul fatto che un giorno potrebbe essere possibile controllare le infezioni batteriche intorno agli impianti dentali e prevenirle più facilmente. I suoi studi hanno dimostrato che la catalisi oscura è un metodo promettente per trattare le infezioni poiché crea radicali che aiutano a combattere i batteri.

La ricerca ha anche indicato che la catalisi oscura potrebbe essere ulteriormente sviluppata e applicata agli scaffold ossei. Questi scaffold supportano la rigenerazione del tessuto osseo perso in cui possono essere inseriti gli impianti. Nei suoi studi, Wiedmer ha scoperto che i radicali formati dalla catalisi oscura potrebbero impedire ai batteri di colonizzare la superficie degli scaffold porosi di TiO2.

"L'effetto preventivo è in realtà più importante del loro uso nel trattamento di infezioni preesistenti. Dopotutto, gli impianti che causano problemi a causa di infezioni possono, come ultima opzione, essere estratto. Ma non puoi rimuovere facilmente un'impalcatura porosa una volta che l'osso è già cresciuto nei pori dell'impalcatura, " lui spiega.

Però, c'è molta più ricerca da fare prima che la catalisi oscura possa essere applicata negli studi dentistici. Wiedmer non ha potuto escludere in modo definitivo la possibilità che i radicali possano anche danneggiare il DNA cellulare mentre combattono i batteri. – Spero che questa nuova strategia di utilizzo dei radicali liberi per uccidere i batteri possa aiutarci a trovare trattamenti alternativi agli antibiotici. Anche se c'è ancora molta strada da fare, compresi gli studi clinici, questo progetto potrebbe eventualmente gettare un po' più di luce nell'oscurità, dice Wiedmer con un sorriso.