Nanodeeltjes bieden een verbeterde behandeling voor wortelkanaalinfectie met minder complicaties

Apicale parodontitis, een chronische en moeilijk te behandelen tandheelkundige infectie, treft meer dan de helft van de bevolking wereldwijd en is de belangrijkste oorzaak van tandverlies. Rootkanaal is de standaardbehandeling, maar bestaande benaderingen om de infectie te behandelen, hebben veel beperkingen die complicaties kunnen veroorzaken, wat leidt tot behandelingsfalen.

Nu hebben onderzoekers van de School of Dental Medicine, Perelman School of Medicine en School of Engineering and Applied Sciences een veelbelovende nieuwe therapeutische optie geïdentificeerd die de huidige behandelingen mogelijk zou kunnen verstoren. Het team van onderzoekers maakt deel uit van het Centre for Innovation & Precision Dentistry, een gezamenlijk onderzoekscentrum tussen Penn Dental Medicine en Penn Engineering dat gebruik maakt van engineering en computationele benaderingen om orale en craniofaciale innovatie in de gezondheidszorg te bevorderen.

In een papier gepubliceerd in de Journal of Clinical Investigationze laten zien dat ferumoxytol, een door de FDA goedgekeurde ijzeroxide nanodeeltjesformulering, de infectie aanzienlijk vermindert bij patiënten met de diagnose apicale parodontitis.

“Dit is de eerste studie die de klinische werkzaamheid toont van een nanotherapie bij de behandeling van een ernstige chronische biofilminfectie”, zegt Hyun (Michel) Koo van Penn Dental Medicine. “We vonden eerder dat ferumoxytol pathogene biofilms in de menselijke mond effectief remt, dus vroegen we of deze zelfde nanodeeltjes een nog uitdagende biofilm konden behandelen: die verborgen in het wortelkanaal.”

Biofilms zijn dichte, plakkerige bacteriegemeenschappen die zich aan oppervlakken hechten en recalcitrante infecties veroorzaken. Een beschermende matrix en de antimicrobiële resistentie van microben die erin wonen, maken biofilms (zoals tandplaque) moeilijk te behandelen. Wanneer ze zich echter diep in het tandwortelkanaal vormen, vormen ze een nog grotere uitdaging.

De kleine omvang en antimicrobiële werkzaamheid van nanodeeltjes maken ze uitstekende kandidaten voor de behandeling van biofilms, en de onderzoekers konden aantonen dat topische toepassingen van ferumoxytol in combinatie met waterstofperoxide (h₂O₂) Biofilms krachtig verstoren in meerdere experimentele modellen.

“Ferumoxytol-nanozymen-omdat hun unieke katalytische (enzymachtige) activiteit nieuwe en zeer effectieve manieren is om biofilminfecties te behandelen”, zegt David Cormode van Penn Medicine en Penn Engineering.

“Ze vertegenwoordigen een opwindend nieuw type therapeutisch middel, omdat ze nieuwe therapeutische effecten vertonen terwijl ze low-cost en plank stabiel zijn.”

Momenteel is natriumhypochloriet (NAOCL) de gouden standaard desinfectieoplossing die wordt gebruikt tijdens wortelkanalen; Het kan echter complicaties veroorzaken als het niet in het behandelingsgebied is opgenomen, legt Bekir Karabucak van Penn Dental Medicine uit.

“Effectieve desinfectie van het wortelkanaal is essentieel voor het succes van de behandeling. Het is echter een uitdaging om zich te richten op microben, terwijl het behoud van de tandstructuur mechanische methoden en harde desinfectiemiddelen vereist om biofilm -infectie te elimineren, maar indien niet zorgvuldig toegepast, kunnen deze oplossingen omliggende weefsels schaden”, zegt Karabucak ” .

De onderzoekers behandelden 44 patiënten met periapische parodontitis met ofwel ferumoxytol/h₂O₂zoutoplossing of naocl nadat ze standaard endodontische chirurgische procedures hadden ondergaan; Bacteriemonsters werden voor en na de behandeling genomen. Ze ontdekten dat patiënten die ferumoxytol/h ontvingen₂O₂ bereikte een vermindering van 99,9% in bacteriële tellingen zonder enige nadelige effecten te ervaren, wat aantoont dat deze behandeling een veiliger en effectief alternatief voor NAOCL is.

Als onderdeel van hun proces vonden ze een onverwacht resultaat: nanozymen hadden een positief effect op een populatie stamcellen die aan het uiteinde van de zich ontwikkelende tandwortel werd gevonden, hun groei stimuleren en deze activeren om bot te produceren – een eigenschap die bekend staat als osteogene capaciteit.

“Wat begon als een eenvoudig onderzoek naar potentiële toxiciteit evolueerde naar iets revolutionairs: een behandeling die in staat is om koppige biofilms te elimineren, terwijl tegelijkertijd weefsel regenereert voor genezing, wat een nieuw concept is voor weefselregeneratie door activering van de eigen weefselstamcellen,” zegt Chider Chen van Penn Dental Medicine.

Deze bevinding maakt de weg vrij voor het onderzoeken van het gebruik van ferumoxytol -nanozymen in vitale pulptherapie, een levensvatbaar alternatief in de vroege stadia van de ziekte die voorkomt dat patiënten door wortelkanaalbehandeling gaan.

“Verbetering van het succes van vitale pulptherapie met betaalbare, effectieve biomaterialen kan de kosten van de tandheelkundige zorg verlagen. Wat nog belangrijker is, het helpt patiënten om hun natuurlijke tandstructuur en levenslange kauwfunctie te behouden”, zegt Karabucak.

Nanozymen kunnen ook een veelbelovende benadering zijn voor het herstellen van craniofaciale botdefecten en het behandelen van andere botgerelateerde ziekten zoals osteoporose, parodontitis en door auto-immuun geïnduceerde osteopenie, gezien hun vermogen om botgroei te bevorderen.

Koo is enthousiast over de mogelijkheden.

“IJzeroxide -nanozymen kunnen een transformerende nieuwe therapeutische klasse zijn die zowel antibiofilm- als weefselregeneratieve eigenschappen biedt en een regeneratieve benadering van antimicrobiële therapie biedt”, zegt hij. “De opties zijn onbeperkt: het is biocompatibel, goedkoop om te produceren en kan worden opgenomen in verschillende formuleringen. We breiden nanozymgebruik uit in andere aspecten van orale gezondheidszorg.”