La plaque dentaire ne correspond pas aux nanoparticules catalytiques

Anonim

Combiner un régime riche en sucre avec des habitudes d'hygiène bucco-dentaire médiocres et des caries dentaires entraînera probablement. Le sucre déclenche la formation d'un biofilm acide, appelé plaque, sur les dents, érodant la surface. La carie de la petite enfance est une forme grave de carie qui affecte un enfant sur quatre aux États-Unis et des centaines de millions dans le monde. C'est un problème particulièrement grave chez les populations défavorisées.

Dans une étude publiée dans Nature Communications cette semaine, des chercheurs dirigés par Hyun (Michel) Koo de l’École de médecine dentaire de l’Université de Pennsylvanie en collaboration avec David Cormode de l’École de médecine Perelman de Penn et l’École d’ingénierie et de sciences appliquées pour perturber efficacement les biofilms et prévenir la carie dentaire à la fois dans un biofilm expérimental de type plaque humaine et dans un modèle animal qui imite les caries de la petite enfance.

Les nanoparticules séparent la plaque dentaire grâce à un mécanisme unique d’antibiofilm activé au pH.

"Il présente une propriété similaire à celle des enzymes, dans laquelle l'activité catalytique est considérablement améliorée au pH acide mais est désactivée dans des conditions de pH neutre", explique Koo, professeur au département d'orthodontie de Penn Dental Medicine et dans les divisions de dentisterie pédiatrique et Santé bucco-dentaire communautaire. "Les nanoparticules agissent comme une peroxydase, activant le peroxyde d’hydrogène, un antiseptique couramment utilisé, pour générer des radicaux libres qui démantèlent et tuent efficacement les biofilms dans des conditions acides pathologiques mais pas au pH physiologique, fournissant ainsi un effet ciblé."

Comme la plaque carieuse est très acide, cette nouvelle thérapie est capable de cibler avec précision les zones des dents abritant des biofilms pathogènes sans nuire aux tissus buccaux ou au microbiote environnant.

Le ferumoxytol, la nanoparticule contenant du fer utilisée dans les expériences, est déjà approuvé par la FDA pour traiter la carence en fer, une indication prometteuse qu'une application topique de la même nanoparticule, utilisée à des concentrations plusieurs fois inférieures, serait également sûre. pour usage humain.

Bien que certains scientifiques se soient demandé si les revêtements utilisés sur le ferumoxytol et d'autres nanoparticules utilisées dans des applications médicales les rendraient inertes catalytiquement, Koo, Liu et Cormode ont démontré qu'ils maintenaient une activité de type peroxydase activant le peroxyde d'hydrogène.

Après avoir testé la combinaison ferumoxytol-peroxyde d'hydrogène sur un matériau ressemblant à de l'émail, l'équipe a procédé à une configuration expérimentale qui reproduit plus fidèlement les conditions de la bouche humaine.

"Nous avons utilisé des échantillons de plaque de sujets actifs pour la carie afin de reconstituer ces biofilms hautement pathogènes sur de l'émail dentaire réel", explique Koo. "Cette simulation a montré que notre traitement non seulement perturbe le biofilm mais empêche également la destruction minérale de la surface de la dent. Cela prouve très fortement que cela pourrait fonctionner in vivo."

Des études plus approfondies sur un modèle de rongeur à l’image des stades de développement de la carie chez l’homme ont montré que les rinçages deux fois par jour du ferumoxytol et du peroxyde d’hydrogène réduisaient considérablement la sévérité des caries sur toutes les surfaces des dents et cavités dans l'émail.

Comme preuve supplémentaire de l'effet ciblé du traitement, les chercheurs n'ont trouvé aucun changement significatif dans la diversité des microbes dans la bouche après le traitement et n'ont trouvé aucun signe de lésion tissulaire.

"Cette thérapie ne tue pas les microorganismes sans distinction, mais agit plutôt là où le biofilm pathologique se développe. Une telle approche thérapeutique précise peut cibler les sites malades sans perturber l'équilibre écologique du microbiote oral, ce qui est critique pour une bouche saine, tout en évitant l'infection par des agents pathogènes opportunistes. "

L'incorporation de nanoparticules dans un bain de bouche ou un dentifrice pourrait être un moyen rentable d'améliorer significativement leur efficacité, déclare Koo. Un grand nombre de ces produits contiennent déjà du peroxyde d'hydrogène et ne nécessiteraient que l'ajout d'une petite quantité de nanoparticules relativement peu coûteuses. Avec des preuves étayant cette approche dans un modèle animal et un modèle humain de la carie dentaire, l'équipe de recherche travaille activement à tester son efficacité clinique.

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