p As bactérias que vivem na placa dentária e contribuem para a cárie dentária muitas vezes resistem ao tratamento antimicrobiano tradicional, pois eles podem "se esconder" dentro de uma matriz de biofilme pegajosa, um andaime de polímero semelhante a cola. p Uma nova estratégia concebida por pesquisadores da Universidade da Pensilvânia adotou uma abordagem mais sofisticada. Em vez de simplesmente aplicar um antibiótico nos dentes, eles aproveitaram as propriedades sensíveis ao pH e semelhantes às enzimas de nanopartículas contendo ferro para catalisar a atividade do peróxido de hidrogênio, um anti-séptico natural comumente usado. O peróxido de hidrogênio ativado produziu radicais livres que foram capazes de degradar simultaneamente a matriz do biofilme e matar as bactérias dentro, reduzindo significativamente a placa bacteriana e prevenindo a cárie dentária, ou cavidades, em um modelo animal.

p "Mesmo usando uma concentração muito baixa de peróxido de hidrogênio, o processo foi incrivelmente eficaz em interromper o biofilme, "disse Hyun (Michel) Koo, um professor do Departamento de Ortodontia da Penn School of Dental Medicine e divisões de Odontopediatria e Saúde Oral Comunitária e o autor sênior do estudo, que foi publicado no jornal Biomateriais . "Adicionar nanopartículas aumentou a eficiência da morte bacteriana em mais de 5, 000 vezes. "

p O principal autor do artigo foi Lizeng Gao, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Koo. Os co-autores foram Yuan Liu, Dongyeop Kim, Yong Li e Geelsu Hwang, todo o laboratório de Koo, bem como David Cormode, um professor assistente de radiologia e bioengenharia com nomeação na Escola de Medicina Perelman da Penn e na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas, e Pratap C. Naha, um pós-doutorado no laboratório de Cormode.

p O trabalho foi construído a partir de uma descoberta seminal de Gao e colegas, publicado em 2007 em Nature Nanotechnology , mostrando que as nanopartículas, há muito considerado biologicamente e quimicamente inerte, poderia de fato possuir propriedades semelhantes às enzimas. Nesse estudo, Gao mostrou que uma nanopartícula de óxido de ferro se comportava de forma semelhante a uma peroxidase, uma enzima encontrada naturalmente que catalisa reações oxidativas, frequentemente usando peróxido de hidrogênio.

p Quando Gao entrou no laboratório de Koo em 2013, ele propôs o uso dessas nanopartículas em um ambiente oral, como a oxidação do peróxido de hidrogênio produz radicais livres que podem matar bactérias.

p "Quando ele me apresentou pela primeira vez, Eu estava muito cético, "Koo disse, "porque esses radicais livres também podem danificar o tecido saudável. Mas então ele refutou isso e me disse que isso é diferente porque a atividade das nanopartículas depende do pH."

p Gao descobriu que as nanopartículas não tinham atividade catalítica em pH neutro ou quase neutro de 6,5 ou 7, valores fisiológicos normalmente encontrados no sangue ou em uma boca saudável. Mas quando o pH era ácido, perto de 5, eles se tornam altamente ativos e podem produzir radicais livres rapidamente.

p O cenário era ideal para direcionar a placa, que pode produzir um microambiente ácido quando exposto a açúcares.

p Gao e Koo entraram em contato com Cormode, que tinha experiência em trabalhar com nanopartículas de óxido de ferro em um contexto de imagem radiológica, para ajudá-los a sintetizar, caracterizar e testar a eficácia das nanopartículas, várias formas das quais já foram aprovadas pela FDA para imagens em humanos.

p Começando com estudos in vitro, que envolveu o crescimento de um biofilme contendo a bactéria causadora de cárie Streptococcus mutans em uma superfície semelhante ao esmalte do dente e, em seguida, sua exposição ao açúcar, os pesquisadores confirmaram que as nanopartículas aderiram ao biofilme, foram retidos mesmo após a interrupção do tratamento e podem catalisar efetivamente o peróxido de hidrogênio em condições ácidas.

p Eles também mostraram que a reação das nanopartículas com uma solução de peróxido de hidrogênio a 1 por cento ou menos foi extremamente eficaz em matar bactérias, eliminando mais de 99,9 por cento dos S. mutans no biofilme em cinco minutos, uma eficácia superior a 5, 000 vezes maior do que o uso de peróxido de hidrogênio sozinho. Ainda mais promissor, eles demonstraram que o regime de tratamento, envolvendo um tratamento tópico de 30 segundos das nanopartículas seguido por um tratamento de 30 segundos com peróxido de hidrogênio, poderia quebrar os componentes da matriz do biofilme, essencialmente removendo o andaime pegajoso de proteção.

p Mudando para um modelo animal, eles aplicaram as nanopartículas e o peróxido de hidrogênio topicamente nos dentes de ratos, que pode desenvolver cáries quando infectado com S. mutans, assim como os humanos. Duas vezes ao dia, tratamentos de um minuto por três semanas reduziram significativamente o início e a gravidade das lesões de cárie, o termo clínico para cárie dentária, em comparação com o controle ou tratamento apenas com peróxido de hidrogênio. Os pesquisadores não observaram efeitos adversos na gengiva ou nos tecidos moles orais do tratamento.

p "É muito promissor, "disse Koo." A eficácia e a toxicidade precisam ser validadas em estudos clínicos, mas acho que o potencial existe. "

p Entre as características atrativas da plataforma está o fato de os componentes serem relativamente baratos.

p "Se você olhar para a quantidade que você precisa para uma dose, você está olhando para algo como 5 miligramas, "Cormode disse." É uma pequena quantidade de material, e as nanopartículas são facilmente sintetizadas, portanto, estamos falando de um custo de centavos por dose. "

p Além disso, a plataforma usa uma concentração de peróxido de hidrogênio, 1 por cento, que é menor do que muitos sistemas de clareamento dentário disponíveis atualmente que usam concentrações de 3 a 10 por cento, minimizando a chance de efeitos colaterais negativos.

p Olhando para a frente, Gao, Koo, Cormode e colegas esperam continuar a refinar e melhorar a eficácia da plataforma de nanopartículas para combater biofilmes.

p "Estamos estudando o papel dos revestimentos de nanopartículas, composição, tamanho e assim por diante para que possamos projetar as partículas para um desempenho ainda melhor, "Disse Cormode.