Combinar una dieta alta en azúcar con malos hábitos de higiene bucal y caries dentales, o caries, probablemente resultará. El azúcar desencadena la formación de una biopelícula ácida, conocido como placa, en los dientes, erosionando la superficie. La caries de la primera infancia es una forma grave de caries dental que afecta a uno de cada cuatro niños en los Estados Unidos y a cientos de millones más en todo el mundo. Es un problema particularmente grave en poblaciones desfavorecidas.

En un estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza esta semana, Los investigadores dirigidos por Hyun (Michel) Koo de la Facultad de Medicina Dental de la Universidad de Pensilvania en colaboración con David Cormode de la Facultad de Medicina Perelman de Penn y la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas utilizaron nanopartículas aprobadas por la FDA para interrumpir eficazmente las biopelículas y prevenir la caries dental en ambos un biofilm experimental similar a una placa humana y en un modelo animal que imita la caries de la primera infancia.

Las nanopartículas rompen la placa dental a través de un mecanismo único de antibiofilm activado por pH.

"Muestra una intrigante propiedad similar a una enzima mediante la cual la actividad catalítica se mejora drásticamente a pH ácido, pero se 'apaga' en condiciones de pH neutro, "dice Koo, profesor en el Departamento de Ortodoncia de Penn Dental Medicine y en las divisiones de Odontología Pediátrica y Salud Oral Comunitaria. "Las nanopartículas actúan como peroxidasa, activar el peróxido de hidrógeno, un antiséptico de uso común, para generar radicales libres que desmantelan y matan potentemente las biopelículas en condiciones ácidas patológicas pero no a pH fisiológico, proporcionando así un efecto específico ".

Debido a que la placa que causa la caries es muy ácida, la nueva terapia es capaz de apuntar con precisión a áreas de los dientes que albergan biopelículas patógenas sin dañar los tejidos orales circundantes o la microbiota.

La nanopartícula particular que contiene hierro utilizada en los experimentos, ferumoxitol, ya está aprobado por la FDA para tratar la deficiencia de hierro, una indicación prometedora de que una aplicación tópica de la misma nanopartícula, utilizado a una concentración varios cientos de veces menor, también sería seguro para uso humano.

Aunque algunos científicos han cuestionado si los recubrimientos utilizados en ferumoxitol y otras nanopartículas utilizadas para aplicaciones médicas los harían inertes catalíticamente, Koo, Liu, y Cormode demostraron que mantenían una actividad similar a la peroxidasa, activando el peróxido de hidrógeno.

Después de probar la combinación de ferumoxitol-peróxido de hidrógeno en un material similar al esmalte dental, el equipo pasó a una configuración experimental que replicaba más de cerca las condiciones de la boca humana.

"Utilizamos muestras de placa de sujetos caries activos para reconstruir estas biopelículas altamente patógenas en el esmalte dental humano real, "dice Koo." Esta simulación mostró que nuestro tratamiento no solo altera la biopelícula sino que también previene la destrucción mineral de la superficie del diente. Eso ofreció una evidencia muy sólida de que esto podría funcionar in vivo ".

Estudios adicionales en un modelo de roedor que refleja de cerca las etapas del desarrollo de la caries en humanos mostraron que los enjuagues de ferumoxitol y peróxido de hidrógeno dos veces al día redujeron en gran medida la gravedad de la caries en todas las superficies de los dientes y también bloquearon por completo la formación de caries. caries en el esmalte.

Como prueba adicional del efecto dirigido del tratamiento, los investigadores no encontraron ningún cambio significativo en la diversidad de microbios en la boca después de la terapia y no encontraron signos de daño tisular.

"Esta terapia no mata microorganismos indiscriminadamente, "Koo dice, "sino que actúa solo donde se desarrolla la biopelícula patológica. Un enfoque terapéutico tan preciso puede apuntar a los sitios enfermos sin alterar el equilibrio ecológico de la microbiota oral," que es fundamental para una boca sana, al mismo tiempo que evita la infección por patógenos oportunistas ".

La incorporación de nanopartículas en un enjuague bucal o pasta de dientes podría ser una forma rentable de mejorar significativamente su eficacia. dice Koo. Muchos de estos productos ya contienen peróxido de hidrógeno y solo requerirían la adición de una pequeña cantidad de nanopartículas relativamente económicas. Con evidencia que respalda este enfoque tanto en un modelo animal como en un modelo de caries similar al humano, el equipo de investigación está trabajando activamente para probar su eficacia clínica.