Combina una dieta ricca di zuccheri con cattive abitudini di igiene orale e carie dentali, o carie, probabilmente risulterà. Lo zucchero innesca la formazione di un biofilm acido, noto come placca, sui denti, erodendo la superficie. La carie della prima infanzia è una forma grave di carie che colpisce un bambino su quattro negli Stati Uniti e centinaia di milioni in più a livello globale. È un problema particolarmente grave nelle popolazioni svantaggiate.

In uno studio pubblicato su Comunicazioni sulla natura questa settimana, ricercatori guidati da Hyun (Michel) Koo della University of Pennsylvania School of Dental Medicine in collaborazione con David Cormode della Perelman School of Medicine and School of Engineering and Applied Science di Penn hanno utilizzato nanoparticelle approvate dalla FDA per distruggere efficacemente i biofilm e prevenire la carie in entrambi un biofilm sperimentale simile alla placca umana e in un modello animale che imita la carie della prima infanzia.

Le nanoparticelle rompono la placca dentale attraverso un esclusivo meccanismo antibiofilm attivato dal pH.

"Mostra un'intrigante proprietà simile a un enzima per cui l'attività catalitica è notevolmente migliorata a pH acido ma è "disattivata" a condizioni di pH neutro, "dice Koo, professore nel Dipartimento di Ortodonzia della Penn Dental Medicine e nelle divisioni di Odontoiatria Pediatrica e Salute Orale di Comunità. "Le nanoparticelle agiscono come una perossidasi, attivazione del perossido di idrogeno, un antisettico comunemente usato, generare radicali liberi che smantellano e uccidono potentemente i biofilm in condizioni patologiche acide ma non a pH fisiologico, fornendo così un effetto mirato."

Poiché la placca che causa la carie è altamente acida, la nuova terapia è in grado di mirare con precisione alle aree dei denti che ospitano biofilm patogeni senza danneggiare i tessuti orali circostanti o il microbiota.

La particolare nanoparticella contenente ferro utilizzata negli esperimenti, ferumossitolo, è già approvato dalla FDA per il trattamento della carenza di ferro, un'indicazione promettente che un'applicazione topica della stessa nanoparticella, utilizzato a una concentrazione centinaia di volte inferiore, sarebbe anche sicuro per l'uso umano.

Sebbene alcuni scienziati si siano chiesti se i rivestimenti utilizzati su ferumossitolo e altre nanoparticelle utilizzate per applicazioni mediche li renderebbero cataliticamente inerti, Koo, Liu, e Cormode hanno dimostrato di mantenere un'attività simile alla perossidasi, attivazione del perossido di idrogeno.

Dopo aver testato la combinazione ferumossitolo-perossido di idrogeno su un materiale simile allo smalto dei denti, il team è passato a un allestimento sperimentale che replicava più da vicino le condizioni della bocca umana.

"Abbiamo utilizzato campioni di placca di soggetti attivi nella carie per ricostruire questi biofilm altamente patogeni su vero smalto dei denti umani, " dice Koo. "Questa simulazione ha dimostrato che il nostro trattamento non solo distrugge il biofilm, ma impedisce anche la distruzione minerale della superficie del dente. Ciò ha offerto una prova molto forte che potrebbe funzionare in vivo".

Ulteriori studi su un modello di roditore che rispecchia fedelmente le fasi dello sviluppo della carie nell'uomo hanno mostrato che i risciacqui di ferumossitolo e perossido di idrogeno due volte al giorno hanno notevolmente ridotto la gravità della carie su tutte le superfici dei denti e hanno anche bloccato completamente la formazione di cavità nello smalto.

Come ulteriore prova dell'effetto mirato del trattamento, i ricercatori non hanno riscontrato alcun cambiamento significativo nella diversità dei microbi in bocca dopo la terapia e non hanno trovato segni di danni ai tessuti.

"Questa terapia non sta uccidendo i microrganismi indiscriminatamente, "Ko dice, "ma piuttosto agisce solo dove si sviluppa il biofilm patologico. Un approccio terapeutico così preciso può mirare ai siti malati senza sconvolgere l'equilibrio ecologico del microbiota orale, che è fondamentale per una bocca sana, evitando anche l'infezione da agenti patogeni opportunistici".

Incorporare nanoparticelle in un collutorio o in un dentifricio potrebbe essere un modo conveniente per migliorare significativamente la loro efficacia, dice Koo. Molti di questi prodotti contengono già perossido di idrogeno e richiederebbero solo l'aggiunta di una piccola quantità di nanoparticelle relativamente poco costose. Con prove a sostegno di questo approccio sia in un modello animale che in un modello umano di carie, il team di ricerca sta lavorando attivamente per testarne l'efficacia clinica.