L'abbinamento delle nanoparticelle di ossido di ferro con il perossido di idrogeno si traduce in un trattamento mirato con precisione per uccidere i batteri orali dannosi, abbattere la placca dentale e persino diagnosticare biofilm orali dannosi, secondo un nuovo studio. Credito:per gentile concessione degli autori dello studio
Un numero crescente di prove indica un legame tra anemia da carenza di ferro e grave carie. Non è noto se la connessione sia correlativa o causale, sebbene entrambe le condizioni siano associate a diete povere e siano più comuni nelle persone che vivono in ambienti poveri e con condizioni mediche sottostanti.
Ora, una ricerca dell'Università della Pennsylvania, in collaborazione con l'Università dell'Indiana, suggerisce che una terapia approvata dalla FDA per l'anemia da carenza di ferro è anche promettente per il trattamento, la prevenzione e persino la diagnosi della carie dentale. La terapeutica, una combinazione di una soluzione contenente nanoparticelle di ossido di ferro chiamata ferumoxytol e perossido di idrogeno, è stata applicata al vero smalto dei denti posizionato in un apparecchio simile a una protesi e indossato dai soggetti dello studio.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Nano Letters , hanno scoperto che un'applicazione due volte al giorno di ferumoxytol, che ha attivato il perossido di idrogeno contenuto in un risciacquo successivo, ha ridotto significativamente l'accumulo di placca dentale dannosa e ha avuto un effetto mirato sui batteri in gran parte responsabili della carie. Questi tipi di nanoparticelle con proprietà simili a enzimi sono talvolta noti come "nanozimi" e vengono sempre più esplorati per il loro potenziale in applicazioni biomediche e ambientali.
"Abbiamo scoperto che questo approccio è sia preciso che efficace", afferma Hyun (Michel) Koo, professore presso la University of Pennsylvania School of Dental Medicine. "Interrompe i biofilm, in particolare quelli formati da Streptococcus mutans , che causano la carie, e ha anche ridotto l'entità del decadimento dello smalto. Questo è il primo studio che conosciamo condotto in un contesto clinico che dimostra il valore terapeutico dei nanozimi contro una malattia infettiva."
Il lavoro è un'estensione di un articolo del 2018 pubblicato su Nature Communications , in cui Koo e colleghi, tra cui David Cormode della Perelman School of Medicine della Penn, hanno dimostrato che il trattamento con nanoparticelle di ossido di ferro e perossido di idrogeno potrebbe prevenire l'accumulo di biofilm e la carie dentaria in un modello sperimentale e in un modello animale.
Nel lavoro in corso, gli scienziati volevano fare il prossimo passo logico, lavorando sugli esseri umani. In uno studio randomizzato, 15 partecipanti hanno utilizzato un dispositivo rimovibile simile a una protesi con smalto dei denti reale attaccato, un metodo sviluppato e ampiamente testato da Domenick T. Zero dell'Università dell'Indiana, un co-autore dell'articolo corrente.
I partecipanti allo studio hanno applicato all'apparecchio una soluzione contenente zucchero quattro volte al giorno, imitando pasti e snack ricchi di zuccheri consumati nel corso della vita quotidiana. Ai partecipanti è stato chiesto di non spazzolare i campioni di smalto ma di risciacquare l'apparecchio due volte al giorno. I partecipanti sono stati divisi in tre gruppi, uno con il ferumoxytol quindi il risciacquo con perossido di idrogeno, uno con una soluzione che fornisce gli ingredienti inattivi in ferumoxytol e un terzo con sola acqua.
Dopo 14 giorni, i ricercatori hanno analizzato i biofilm che si sono accumulati sui campioni di smalto. Hanno scoperto che il trattamento sperimentale riduceva notevolmente la crescita di biofilm contenenti S. mutante e potrebbe uccidere questo batterio con elevata specificità. Altri batteri commensali normalmente presenti in bocca non sono stati influenzati dalla terapia con ferumossitolo-perossido di idrogeno.
I risultati e la sicurezza dell'approccio sono stati supportati da lavori precedenti, che hanno dimostrato che le nanoparticelle di ossido di ferro non si legano al tessuto mucoso della bocca e non causano citotossicità o alterazioni del microbioma orale in un modello animale.
"Questo trattamento non sembra avere effetti dannosi e fuori bersaglio", afferma Koo.
La ragione di questa precisione è triplice. La reazione per catalizzare il perossido di idrogeno avviene solo in un ambiente altamente acido, come quello che si verifica quando i batteri che causano la carie sono presenti e attivi. Il trattamento provoca anche la rottura della matrice appiccicosa dei carboidrati, degradando il biofilm ed esponendo i microbi. E il ferumoxytol può legarsi in modo specifico ai recettori sulla S. mutante membrana cellulare, facilitandone l'uccisione.
In una fase finale dello studio, i ricercatori hanno aggiunto un marker che diventa blu quando esposto a specie reattive dell'ossigeno, come quelle generate dalla catalisi del perossido di idrogeno da parte delle nanoparticelle di ferumoxytol. E in effetti, il team ha scoperto che l'intensità dell'etichettatura blu corrispondeva a biofilm acidi contenenti S. mutante .
A causa di questa capacità di "rilevamento", Koo osserva che il trattamento sperimentale ha il potenziale per diventare ciò che è noto come "teranostico", cioè un farmaco che può essere utilizzato sia per diagnosticare una condizione che per curarla. "Può anche essere usato a casa", dice Koo. "Potresti sciacquare con esso, vedere quanta placca che causa la carie c'è e quindi trattare con la soluzione o consultare un dentista per un trattamento di follow-up". + Esplora ulteriormente
