Avec ses irrégularités et ses complexités anatomiques, le système canalaire est l’un des espaces les in addition difficiles sur le program clinique de la cavité buccale. En conséquence, le biofilm non entièrement éliminé des cash et recoins des canaux reste une induce majeure d’échec du traitement et d’infections endodontiques persistantes, et les moyens de diagnostiquer ou d’évaluer l’efficacité de la désinfection sont limités. Un jour, les cliniciens disposeront peut-être d’un nouvel outil pour surmonter ces défis sous la forme de microrobots.
Dans une étude de preuve de concept, des chercheurs de Penn Dental Drugs et de son Middle for Innovation & Precision Dentistry (CiPD) ont montré que les microrobots peuvent accéder aux surfaces difficiles à atteindre du canal radiculaire avec une précision contrôlée, en traitant et en perturbant les biofilms et même la récupération d’échantillons pour le diagnostic, permettant un plan de traitement additionally personnalisé. L’équipe de Penn a partagé ses découvertes sur l’utilisation de deux plates-formes microrobotiques différentes pour la thérapie endodontique dans le numéro d’août du Journal of Dental Exploration l’œuvre a été sélectionnée pour la couverture du numéro.
« La technologie pourrait permettre aux fonctionnalités multimodales d’obtenir un ciblage contrôlé et précis des biofilms dans les espaces difficiles d’accès, d’obtenir des échantillons microbiologiques et d’effectuer une administration ciblée de médicaments », déclare le Dr Alaa Babeer, auteur principal de l’étude et spécialiste de Penn Dental Drugs. Docteur en sciences dentaires (DScD) et diplômé en endodontie, qui est maintenant au sein du laboratoire du Dr Michel Koo, co-directeur du CiPD.
Dans les deux plates-formes, les éléments constitutifs des microrobots sont des nanoparticules d’oxyde de fer (NP) qui ont à la fois une activité catalytique et magnétique et ont été approuvées par la Food and drug administration pour d’autres utilisations. Dans la première plate-forme, un champ magnétique est utilisé pour concentrer les NP dans des microessaims agrégés et les contrôler magnétiquement dans la zone apicale de la dent pour perturber et récupérer les biofilms par une réaction catalytique. La deuxième plate-forme utilise l’impression 3D pour créer des robots miniaturisés en forme d’hélice intégrés avec des NP d’oxyde de fer. Ces hélicoïdes sont guidés par des champs magnétiques pour se déplacer dans le canal radiculaire, transportant des bioactifs ou des médicaments qui peuvent être libérés sur position.
“Cette technologie offre le potentiel de faire progresser les soins cliniques à divers niveaux”, déclare le Dr Koo, co-auteur correspondant de l’étude avec le Dr Edward Steager, chercheur principal à la Penn’s School of Engineering and Utilized Science.
“Un facet crucial est la capacité d’avoir des programs diagnostiques et thérapeutiques. Dans la plate-forme de microessaim, nous pouvons non seulement retirer le biofilm, mais aussi le récupérer, ce qui nous permet d’identifier les micro-organismes qui ont causé l’infection. De plus, la capacité de se conformer aux espaces étroits et difficiles à atteindre dans le canal radiculaire permet une désinfection moreover efficace par rapport aux limes et aux methods d’instrumentation actuellement utilisées.”
Un système collaboratif
Ce système de microrobotique est l’aboutissement d’un travail collaboratif qui dure depuis plusieurs années entre Penn Dental Drugs et Penn Engineering. Dans une étude distincte récente, le Dr Koo et ses collègues ont construit la plate-forme pour contrôler électromagnétiquement les microrobots, dans ce cas, permettant aux microessaims de NP d’oxyde de fer d’adopter différentes configurations et de libérer des antimicrobiens sur spot pour traiter et éliminer efficacement la plaque dentaire.
“Nous voyons des applications potentielles des systèmes de microrobotique pour les soins bucco-dentaires à domicile ainsi que dans le cabinet dentaire pour des outils in addition précis et efficaces pour les cliniciens”, déclare le Dr Koo.
Pour déterminer l’efficacité des systèmes microrobotiques endodontiques pour perturber et récupérer le biofilm du canal radiculaire, les chercheurs ont mené des expériences sur des répliques de dents imprimées en 3D placées verticalement en collaboration avec le Dr Bekir Karabucak, président du département d’endodontie de Penn Dental Medicine. Un biofilm d’espèces mixtes contenant des bactéries endodontiques (Streptococcus gordonii, Enterococcus faecalis, Fusobacterium nucleatum et Actinomyces israelii) a été préparé à l’intérieur des répliques de dents et la suspension de NP a été introduite dans le canal radiculaire. À l’aide d’électroaimants, des microessaims de NP ont été créés et contrôlés avec précision pour perturber le biofilm. Lors de l’analyse du biofilm collecté, ils ont découvert que les quatre espèces avaient été détectées et, à l’aide d’un microscope, toutes les nanoparticules semblaient avoir été retirées du canal radiculaire.
Briser le moule
Le deuxième système testé exploite la flexibilité des NP d’oxyde de fer en tant que blocs de design et implique la création d’un système robotique moulé. Des moules souples en forme de tire-bouchon sous la forme d’un hélicoïde (deux hélices enroulées autour d’un axe central) ont été imprimés en 3D et remplis d’un gel incrusté de NP. À l’aide d’un champ magnétique, il a été démontré que les hélicoïdes se déplaçaient dans le canal avec une grande efficacité pour obtenir une perturbation chimique et mécanique du biofilm. Il convient de noter en particulier la capacité supplémentaire de charger les hélicoïdes avec des agents thérapeutiques pour une administration ciblée de médicaments dans la région apicale du canal radiculaire où l’infection est à proximité des tissus environnants.
De as well as, l’équipe de recherche a montré la capacité special de suivre les microrobots en temps réel à l’aide des systems d’imagerie existantes telles que le scanner intra-oral, la radiographie dentaire et la tomodensitométrie à faisceau conique, capables de localiser les hélicoïdes dans le canal dentaire intact..
« Surtout, nous avons démontré dans un modèle ex vivo que les robots pouvaient être contrôlés par le champ magnétique sans interruption par les tissus mous et durs entourant les dents. De furthermore, ils ont montré une formidable maniabilité du haut vers le bas du canal », notice Le Dr Karabucak, qui explique que le champ magnétique des deux systèmes endodontiques testés serait généré par un petit appareil dans la cavité buccale.
Purposes étendues
Outre le potentiel d’amélioration du traitement endodontique et de la régénération des tissus, les chercheurs voient cette technologie comme quelque selected qui pourrait avoir de vastes apps dans la médecine et l’industrie.
« De la désinfection des dispositifs médicaux comme les cathéters à la garantie de conduites d’eau propres, cette technologie a le potentiel de transformer des domaines bien au-delà de la médecine dentaire », ajoute le Dr Koo. “Cela pourrait perturber les modalités actuelles dans toutes les disciplines.”