Cuando las bacterias buenas y malas de nuestra boca se desequilibran, las bacterias malas forman una biopelícula (también conocida como placa), que puede causar caries, y si no se trata con el tiempo, puede provocar enfermedades cardiovasculares y otras enfermedades inflamatorias como la diabetes y la neumonía bacteriana.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois ha ideado recientemente un método práctico basado en la nanotecnología para detectar y tratar las bacterias dañinas que causan la placa y provocan caries y otras afecciones perjudiciales.

El profesor asociado de bioingeniería Dipanjan Pan (sentado) y la estudiante de doctorado Fatemeh Ostadhossein han demostrado Método basado en la nanotecnología para detectar y destruir las bacterias que causan la placa dental.

La placa oral es invisible para el ojo, por lo que los dentistas actualmente la visualizan con agentes reveladores, que administran a los pacientes en forma de tableta soluble o hisopo con brocha. Si bien es útil para ayudar a los pacientes a ver la extensión de su placa, estos métodos no pueden identificar la diferencia entre bacterias buenas y malas.

"Actualmente en la clínica, La detección de placa dental es muy subjetiva y solo depende de la evaluación visual del dentista. "Dijo el profesor asociado de bioingeniería Dipanjan Pan, jefe del equipo de investigación. "Hemos demostrado por primera vez que la detección temprana de la placa dental en la clínica es posible utilizando la máquina de rayos X intraoral normal que puede buscar poblaciones de bacterias dañinas".

Para lograr esto, Fatemeh Ostadhossein, un estudiante de posgrado en Bioingeniería en el grupo de Pan, desarrolló una sonda de detección de placa que funciona junto con la tecnología común de rayos X y que es capaz de encontrar bacterias dañinas específicas conocidas como Streptococcus mutans (S. mutans) en una red compleja de biopelículas. Adicionalmente, También demostraron que al modificar la composición química de la sonda, se puede utilizar para atacar y destruir la bacteria S. mutans.

La sonda está compuesta por nanopartículas de óxido de hafnio (HfO2), un metal no tóxico que se encuentra actualmente en ensayo clínico para uso interno en humanos. En su estudio, el equipo demostró la eficacia de la sonda para identificar marcadores bioquímicos presentes en la superficie de la biopelícula bacteriana y simultáneamente destruir S. mutans. Llevaron a cabo su estudio en ratas Sprague Dawley.

En la práctica, Pan imagina a un dentista aplicando la sonda en los dientes del paciente y usando la máquina de rayos X para visualizar con precisión la extensión de la placa de la biopelícula. Si la placa se considera grave, luego, el dentista seguiría con la administración de las nanopartículas terapéuticas de HfO2 en forma de pasta dental.

En su estudio, el equipo comparó la capacidad terapéutica de sus nanopartículas con la clorhexidina, una sustancia química utilizada actualmente por los dentistas para erradicar la biopelícula. "Nuestras nanopartículas de HfO2 son mucho más eficientes para matar las bacterias y reducir la carga de biopelículas tanto en cultivos celulares de bacterias como en ratas [infectadas], "dijo Ostadhossein, señalando que su nueva tecnología también es mucho más segura que el tratamiento convencional.

El efecto terapéutico de las nanopartículas se debe, dijo Pan, a su química de superficie única, que proporciona un mecanismo de cierre y desconexión. "Este mecanismo distingue nuestro trabajo de los enfoques basados ​​en nanopartículas previamente perseguidos, donde el efecto medicinal proviene de antibióticos encapsulados en las partículas, "dijo Pan, también es miembro de la facultad de la Facultad de Medicina Carle Illinois y del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas. "Esto es bueno porque nuestro enfoque evita problemas de resistencia a los antibióticos y es seguro y altamente escalable, haciéndolo muy adecuado para una eventual traducción clínica ".

Además de Pan y Ostadhossein, otros miembros del equipo de investigación incluyen al investigador postdoctoral en bioingeniería Santosh Misra, el erudito visitante Indu Tripathi, estudiante de pregrado Valeriya Kravchuk, el erudito visitante Gururaja Vulugundam; y la profesora asistente clínica de Medicina Veterinaria Denae LoBato y la profesora asistente adjunta Laura Selmic.

Su trabajo se describe en el documento, "Las nanopartículas de óxido de hafnio de doble propósito ofrecen imágenes de la biopelícula dental de Streptococcus mutans y la combaten in vivo a través de un enfoque libre de fármacos, "publicado en línea el 30 de julio, 2018, en el diario Biomateriales .