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Plus de 3 millions de personnes en Amérique ont des implants dentaires, utilisés pour remplacer une dent perdue à cause d’une carie, d’une maladie des gencives ou d’une blessure. Ces implants représentent un progrès considérable par rapport aux dentiers ou aux bridges, car ils sont bien mieux fixés et conçus pour durer 20 ans ou plus.

Un implant en titanate de baryum 

Mais souvent, ces implants ne répondent pas à ces attentes et doivent être remplacés au bout de cinq à dix ans en raison d’une inflammation locale ou d’une maladie des gencives, ce qui oblige les patients à répéter une procédure coûteuse et invasive.

Des chercheurs ont conçu un implant « intelligent ». Ce nouvel implant mettrait en œuvre deux technologies-clés, explique Geelsu Hwang. La première est un matériau imprégné de nanoparticules qui résiste à la colonisation bactérienne. La seconde est une source lumineuse intégrée permettant de réaliser une photothérapie, alimentée par les mouvements naturels de la bouche, comme la mastication ou le brossage des dents.

« La photothérapie peut répondre à un ensemble varié de problèmes de santé », explique M. Hwang. « 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 buccaux naturels pour alimenter une lumière qui peut conduire la photothérapie, et nous constatons qu’elle peut protéger avec succès le tissu gingival contre les bactéries. »

Dans l’article, le matériau étudié par les chercheurs est le titanate de baryum (BTO), dont les propriétés piézoélectriques sont exploitées dans des applications telles que les condensateurs et les transistors, mais qui n’a pas encore été étudié comme base pour des biomatériaux implantables anti-infectieux.

Alors que des études antérieures avaient suggéré que le BTO pourrait tuer les bactéries en utilisant des espèces réactives de l’oxygène générées par des réactions de polarisation électrique ou catalysées par la lumière, Hwang et ses collègues n’ont pas trouvé que c’était le cas en raison de l’efficacité de courte durée et des effets hors cible de ces approches.

Il repousse les parois cellulaires des bactéries

Au contraire, ce matériau génère une charge de surface négative accrue qui repousse les parois cellulaires des bactéries chargées négativement. Selon les chercheurs, il est probable que cet effet de répulsion soit durable. « Nous voulions un matériau d’implant capable de résister à la croissance bactérienne pendant longtemps, car les défis bactériens ne sont pas une menace ponctuelle », explique Hwang.

La propriété de production d’énergie du matériau s’est maintenue et, lors des tests effectués au fil du temps, ce matériau n’a pas été lessivé. Il a également démontré un niveau de résistance mécanique comparable à d’autres matériaux utilisés dans les applications dentaires.

Enfin, ce matériau n’a pas endommagé le tissu gingival normal dans les expériences des chercheurs, ce qui conforte l’idée qu’il pourrait être utilisé sans effet néfaste dans la bouche.

Affiner ce système d’implants et le commercialiser 

Dans ses futurs travaux, l’équipe espère continuer à affiner ce système d’implants dentaires « intelligents », en testant de nouveaux types de matériaux et peut-être même en utilisant des propriétés asymétriques de chaque côté des composants de l’implant, l’un favorisant l’intégration des tissus du côté des gencives et l’autre résistant à la formation de bactéries du côté du reste de la bouche.

« Nous espérons poursuivre le développement du système d’implants et, à terme, le commercialiser afin qu’il puisse être utilisé dans le domaine dentaire », déclare M. Hwang.

Cette recherche a été publiée dans ACS Applied Materials & Interfaces.

Source : University of Pennsylvania
Crédit photo : StockPhotoSecrets

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