La parodontite colpisce quasi la metà degli americani di età pari o superiore a 30 anni, e nelle sue fasi avanzate, potrebbe portare alla perdita precoce dei denti o peggio. Recenti studi hanno dimostrato che la parodontite potrebbe anche aumentare il rischio di malattie cardiache e morbo di Alzheimer.

Un team di ricercatori dell'UCLA ha sviluppato metodi che possono portare a una terapia più efficace e affidabile per la malattia parodontale, che promuovono la rigenerazione del tessuto gengivale e dell'osso con caratteristiche biologiche e meccaniche che possono essere regolate in base alle esigenze di trattamento. Lo studio è pubblicato online in ACS Nano .

La parodontite è cronica, malattia distruttiva che infiamma le gengive che circondano il dente e alla fine degrada la struttura che tiene in posizione il dente, formazione di tasche infette che portano alla perdita di ossa e denti. I trattamenti attuali includono metodi di lotta alle infezioni; applicazione di molecole che promuovono la crescita dei tessuti, noto anche come fattori di crescita; e rigenerazione guidata dei tessuti, che è considerato lo standard di cura ottimale per il trattamento della parodontite.

Rigenerazione guidata dei tessuti, in caso di parodontite, comporta l'uso di una membrana o di una pellicola sottile che viene posizionata chirurgicamente tra la gengiva infiammata e il dente. Membrane, che si presentano in forme non biodegradabili e biodegradabili, hanno lo scopo di agire non solo come barriere tra l'infezione e le gengive, ma anche come sistema di somministrazione di farmaci, antibiotici e fattori di crescita al tessuto gengivale.

Sfortunatamente, i risultati della rigenerazione tissutale guidata sono incoerenti. Le attuali membrane non hanno la capacità di rigenerare direttamente il tessuto gengivale e non sono in grado di mantenere la loro struttura e stabilità quando vengono poste in bocca. La membrana inoltre non può supportare la somministrazione prolungata di farmaci, che è necessario per aiutare a guarire il tessuto gengivale infetto. Per membrane non biodegradabili, sono necessari più interventi chirurgici per rimuovere la membrana dopo che i farmaci sono stati rilasciati, compromettendo il processo di guarigione.

"Dati gli attuali svantaggi della rigenerazione tissutale guidata, abbiamo visto la necessità di sviluppare una nuova classe di membrane, che hanno proprietà di rigenerazione dei tessuti e delle ossa insieme a un rivestimento flessibile che può aderire a una vasta gamma di superfici biologiche, " ha detto il dottor Alireza Moshaverinia, autore principale dello studio e assistente professore di protesi presso la UCLA School of Dentistry. "Abbiamo anche trovato un modo per prolungare i tempi di consegna dei farmaci, che è la chiave per un'efficace guarigione delle ferite".

Il team ha iniziato con un polimero approvato dalla FDA, una molecola sintetica su larga scala comunemente utilizzata nelle applicazioni biomediche. Poiché la superficie del polimero non è adatta per l'adesione cellulare nel trattamento parodontale, i ricercatori hanno introdotto un rivestimento in polidopamina, un polimero che ha eccellenti proprietà adesive e può attaccarsi alle superfici in condizioni di bagnato. L'altro vantaggio dell'utilizzo di un tale rivestimento è che accelera la rigenerazione ossea promuovendo la mineralizzazione dell'idrossiapatite, che è il minerale che compone lo smalto e l'osso dei denti.

Dopo aver identificato una combinazione ottimale per la loro nuova membrana, i ricercatori hanno utilizzato l'elettrofilatura per legare il polimero con il rivestimento in polidopamina. L'elettrofilatura è un metodo di produzione che fa girare contemporaneamente due sostanze a una velocità elevata con cariche positive e negative, e li fonde insieme per creare una sostanza. Per migliorare la superficie e le caratteristiche strutturali della loro nuova membrana, i ricercatori hanno utilizzato modelli di rete metallica in combinazione con l'elettrofilatura per creare modelli diversi, o micro-pattern, simile alla superficie di una garza o di una cialda.

"Creando un micro pattern sulla superficie della membrana, siamo ora in grado di localizzare l'adesione cellulare e di manipolare la struttura della membrana, ", ha affermato il co-autore Paul Weiss, presidente della UC e illustre professore di chimica e biochimica, bioingegneria, e scienza e ingegneria dei materiali alla UCLA. "Siamo stati in grado di imitare la complessa struttura del tessuto parodontale e, quando posizionato, la nostra membrana integra la corretta funzione biologica su ciascun lato."

Per testare la sicurezza e l'efficienza della loro nuova membrana, i ricercatori hanno iniettato in modelli di ratto cellule staminali umane di derivazione gengivale e cellule staminali del legamento parodontale umano. Dopo otto settimane di valutazione della degradazione delle membrane e della risposta del tessuto, hanno osservato che il modello, la membrana polimerica rivestita di polidopamina presentava livelli più elevati di guadagno osseo rispetto ai modelli senza membrana o con membrana senza rivestimento.

Per soddisfare un'ampia gamma di applicazioni mediche e dentistiche, i ricercatori hanno anche scoperto un modo per regolare la velocità con cui le loro membrane si degradano quando vengono inserite nei loro modelli. Lo hanno fatto aggiungendo e sottraendo diversi agenti ossidanti o usando basi polimeriche più leggere prima di passare attraverso il processo di elettrofilatura. La capacità di aumentare o diminuire i tassi di degradazione ha aiutato i ricercatori a controllare i tempi di somministrazione dei farmaci nelle aree desiderate.

"Abbiamo determinato che le nostre membrane erano in grado di rallentare l'infezione parodontale, promuovere la rigenerazione ossea e tissutale, e rimanere sul posto abbastanza a lungo da prolungare la somministrazione di farmaci utili, "Moshaverinia ha detto. "Vediamo questa applicazione espandersi oltre il trattamento della parodontite ad altre aree che necessitano di una guarigione accelerata delle ferite e di terapie per la somministrazione prolungata dei farmaci".

I prossimi passi dei ricercatori sono valutare se le loro membrane possono fornire cellule con fattori di crescita in presenza o assenza di cellule staminali.