Các nhà nghiên cứu đang phát triển một loại implant nha khoa thông minh chống lại sự phát triển của vi khuẩn và tạo ra điện năng của chính nó thông qua việc nhai và đánh răng để tạo ra ánh sáng trẻ hóa mô. Sự đổi mới có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng được của cấy ghép. Hơn 3 triệu người ở Mỹ được cấy ghép răng để thay thế răng sâu, bệnh nướu răng hoặc chấn thương. Cấy ghép đại diện cho một bước tiến bộ vượt bậc so với răng giả hoặc cầu răng, phù hợp an toàn hơn nhiều và được thiết kế để tồn tại từ 20 năm trở lên. Nhưng thường thì cấy ghép không đạt được kỳ vọng này, thay vào đó nó cần phải thay thế trong vòng 5 đến 10 năm do viêm nhiễm cục bộ hoặc bệnh nướu răng, đòi hỏi bệnh nhân phải lặp lại một quy trình tốn kém và xâm lấn, Geelsu Hwang, một trợ lý giáo sư tại Trường Y khoa Nha khoa Đại học Pennsylvania, người có kiến thức nền tảng về các vấn đề sức khỏe răng miệng cho biết. Hwang nói rằng thiết bị cấy ghép mới sẽ thực hiện hai công nghệ quan trọng. Một là vật liệu truyền hạt nano chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn. Và thứ hai là một nguồn sáng nhúng để tiến hành đèn chiếu, được cung cấp bởi các chuyển động tự nhiên của miệng, chẳng hạn như nhai hoặc chải răng. Trong một bài báo trên tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces và một bài báo năm 2020 trên tạp chí Advanced Healthcare Materials , Hwang và các đồng nghiệp đã đưa ra nền tảng của họ, một ngày nào đó có thể được tích hợp không chỉ vào cấy ghép nha khoa mà còn các công nghệ khác, chẳng hạn như thay thế khớp, cũng. Hwang nói: “Liệu pháp quang trị liệu có thể giải quyết một loạt các vấn đề sức khỏe. "Nhưng một khi vật liệu sinh học được cấy vào, việc thay thế hoặc sạc lại pin là không thực tế. Chúng tôi đang sử dụng vật liệu áp điện, có thể tạo ra năng lượng điện từ chuyển động miệng tự nhiên để cung cấp ánh sáng có thể dẫn điện quang trị liệu và chúng tôi thấy rằng nó có thể thành công bảo vệ mô nướu khỏi sự thách thức của vi khuẩn. " Vật liệu mà các nhà nghiên cứu khám phá là bari titanate (BTO), có đặc tính áp điện được tận dụng trong các ứng dụng như tụ điện và bóng bán dẫn, nhưng vẫn chưa được khám phá để làm nền tảng cho vật liệu sinh học cấy ghép chống lây nhiễm. Để kiểm tra tiềm năng của nó làm nền tảng cho cấy ghép nha khoa, trước tiên, nhóm nghiên cứu đã sử dụng đĩa được nhúng các hạt nano BTO và cho chúng tiếp xúc với vi khuẩn Streptococcus mutans , một thành phần chính của màng sinh học vi khuẩn gây sâu răng thường được gọi là mảng bám răng. Họ phát hiện ra rằng các đĩa này chống lại sự hình thành màng sinh học một cách phụ thuộc vào liều lượng. Đĩa có nồng độ BTO cao hơn có khả năng ngăn màng sinh học liên kết tốt hơn. Trong khi các nghiên cứu trước đó cho rằng BTO có thể tiêu diệt vi khuẩn hoàn toàn bằng cách sử dụng các loại oxy phản ứng được tạo ra bởi các phản ứng phân cực điện hoặc xúc tác ánh sáng, Hwang và các đồng nghiệp đã không nhận thấy điều này xảy ra do hiệu quả trong thời gian ngắn và tác động không đạt mục tiêu của chúng. các phương pháp tiếp cận. Thay vào đó, vật liệu tạo ra điện tích bề mặt âm tăng cường đẩy lùi các thành tế bào tích điện âm của vi khuẩn. Các nhà nghiên cứu cho biết, có khả năng hiệu ứng đẩy lùi này sẽ kéo dài. Hwang nói: “Chúng tôi muốn một vật liệu cấy ghép có thể chống lại sự phát triển của vi khuẩn trong một thời gian dài vì những thách thức của vi khuẩn không phải là mối đe dọa một lần”. Đặc tính tạo ra năng lượng của vật liệu được duy trì và trong các thử nghiệm theo thời gian, vật liệu không bị rỉ. Nó cũng thể hiện mức độ bền cơ học có thể so sánh với các vật liệu khác được sử dụng trong các ứng dụng nha khoa. Cuối cùng, vật liệu này không gây hại cho mô nướu bình thường trong các thí nghiệm của các nhà nghiên cứu, ủng hộ ý tưởng rằng vật liệu này có thể được sử dụng mà không gây ảnh hưởng xấu đến miệng. Công nghệ này lọt vào vòng chung kết trong chương trình tăng tốc nghiên cứu của Trung tâm Khoa học, chương trình Bằng chứng khái niệm QED. Là một trong 12 thí sinh lọt vào vòng chung kết, Hwang và các đồng nghiệp sẽ nhận được sự hướng dẫn từ các chuyên gia trong lĩnh vực thương mại hóa. Nếu dự án trở thành một trong ba ứng viên lọt vào vòng chung kết, nhóm có khả năng nhận được khoản tài trợ lên đến 200.000 đô la. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tiếp tục cải tiến hệ thống cấy ghép nha khoa "thông minh", thử nghiệm các loại vật liệu mới và thậm chí có thể sử dụng các đặc tính đối xứng ở mỗi bên của các thành phần cấy ghép, một loại khuyến khích sự tích hợp mô ở mặt đối diện với nướu và một chống lại sự hình thành vi khuẩn ở phía đối diện với phần còn lại của miệng. Hwang nói: “Chúng tôi hy vọng sẽ phát triển hơn nữa hệ thống cấy ghép và cuối cùng nó được thương mại hóa để có thể được sử dụng trong lĩnh vực nha khoa. Geelsu Hwang là trợ lý giáo sư tại Khoa Nha khoa Phục hồi và Khoa Khoa học Phòng ngừa và Phục hồi tại Trường Y khoa Nha khoa của Đại học Pennsylvania. Đồng tác giả của Hwang trên bài báo là Atul Dhall của Penn Dental Medicine và Yu Zhang và Sayemul Islam của Đại học Temple, Moonchul Park, và Albert Kim. Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Viện nghiên cứu nha khoa và sọ mặt quốc gia (Grant DE027970) và Quỹ Khoa học Quốc gia (Grant 2029077). Nó được thực hiện một phần tại Trung tâm Công nghệ Nano Penn's Singh, được hỗ trợ bởi Chương trình Cơ sở hạ tầng Phối hợp Công nghệ Nano Quốc gia NSF theo Grant NNCI-1542153.
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210909141258.htm