PHILADELPHIE, États-unis : Les implants dentaires constituent une alternative à long terme aux prothèses dentaires mais doivent parfois être remplacées par une intervention chirurgicale en cas d’infection chronique des gencives. Des scientifiques de l'école de médecine dentaire de l'université de Pennsylvanie à Philadelphie mettent au point un nouvel implant dentaire intelligent (SDI Smart dental implant) pour tenter de remédier à ces problèmes . Leur objectif est d’élaborer un dispositif résistant à la croissance bactérienne et produisant sa propre énergie pour faire fonctionner une lumière qui régénère les tissus.
Le nouvel implant est conçu pour combiner deux technologies : un matériau composé de nanoparticules qui empêche la colonisation bactérienne et une source lumineuse intégrée pour effectuer une photothérapie, alimentée par les mouvements naturels de la bouche, comme lors de la mastication ou du brossage des dents. Cette approche n'est pas limitée à l'usage dentaire, mais pourrait avoir d'autres applications, comme l'intégration dans des prothèses articulaires, également.
Le Dr Geelsu Hwang, professeur adjoint à l'université et l'un des chercheurs impliqués, a expliqué dans un communiqué de presse : « La photothérapie peut répondre à un ensemble diversifié de problèmes de santé. Mais une fois qu'un biomatériau est implanté, il n'est pas pratique de remplacer ou de recharger une batterie. Nous utilisons un matériau piézoélectrique, qui peut générer de l'énergie électrique à partir des mouvements naturels de la bouche pour alimenter une lumière qui peut conduire la photothérapie, et nous constatons qu'il peut protéger avec succès le tissu gingival contre le défi bactérien. »
Dans ses recherches, l'équipe a exploré le matériau titanate de baryum (BTO), qui possède des propriétés piézoélectriques utilisé par exemple dans les condensateurs. Cependant, il n'a pas été étudié comme base pour des biomatériaux implantables anti-infectieux. Pour tester son potentiel, les chercheurs ont intégré des nanoparticules de BTO dans des disques composites et les ont exposés à Streptococcus mutans. Ils ont constaté que les disques empêchaient la formation de biofilms et que cet effet était d'autant plus important que la concentration de BTO était élevée.
Selon l'équipe de recherche, le BTO génère une charge de surface négative accrue qui repousse les parois cellulaires chargées négativement des bactéries et il est probable que cet effet répulsif soit durable. « Nous voulions un matériau d'implant capable de résister à la croissance bactérienne pendant une longue période, car les défis bactériens ne sont pas une menace ponctuelle », a déclaré le Dr Hwang.
L’université affirme que le composite résine/nanoparticules a conservé son effet piézoélectrique au cours de nombreux tests. Il offre également une résistance mécanique similaire à celle des composites dentaires existants, sans compter que les nanoparticules de titanate de baryum ne s’en échappent pas et qu’il ne nuit pas aux tissus gingivaux sains.
Dans ses recherches futures, l'équipe espère continuer à affiner son système d'implants dentaires intelligents, tester de nouveaux types de matériaux et éventuellement utiliser des propriétés asymétriques de chaque côté des composants de l'implant afin de favoriser l'intégration des tissus et de résister à la formation de bactéries. « Nous espérons poursuivre le développement du système d'implants et le voir éventuellement commercialisé afin qu'il puisse être utilisé dans le domaine dentaire », a commenté le Dr Hwang.
Ces recherches ont fait l'objet de deux publications. L'étude la plus récente, intitulée « Bimodal nanocomposite platform with antibiofilm and self-powering functionalities for biomedical applications », a été publiée dans le numéro du 1er septembre 2021 de ACS Applied Materials and Interfaces. La première étude, intitulée « Human oral motion-powered smart dental implant (SDI) for in situ ambulatory photo-biomodulation therapy », a été publiée dans le numéro du 19 août 2020 de Advanced Healthcare Materials.
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