Moleculen die vaker bekend staan ​​om hun potentieel om kanker te veroorzaken, kunnen een nieuwe, gezondheidsbevorderende rol. Wetenschappers ontdekken nu hoe deze "radicalen" kunnen worden gebruikt om infecties te voorkomen en het succes van tandheelkundige implantaten op de lange termijn te bevorderen.

Hoewel tandartsen aanbevelen dat we onze eigen tanden zo lang mogelijk behouden, steeds meer van ons zullen uiteindelijk een of meer tanden moeten vervangen door titanium implantaten. Dit geldt vooral voor de oudere generaties.

Echter, tandheelkundige implantaten blijken vaak slechts een gedeeltelijk succesvolle vervanging te zijn. Bacteriën kunnen het gebied rond een implantaat koloniseren. Bacteriële infecties rond een implantaat kunnen uiteindelijk leiden tot verlies van het bot dat het implantaat ondersteunt, waardoor de patiënt een grote behoefte heeft aan uitgebreide behandeling en als gevolg daarvan een algehele slechtere mondgezondheid.

Als het bot rond een implantaat geïnfecteerd raakt, er een ernstig risico bestaat dat de patiënt een uitgebreide restauratieve tandheelkundige behandeling en onderhoud nodig heeft om de functie van het implantaat te behouden en het verloren bot te herstellen, als het überhaupt mogelijk is. Bijgevolg, onderzoek naar biomaterialen die kunnen worden gebruikt om de hergroei van verloren bot te vergroten en te begeleiden, is een toonaangevend gebied van tandheelkundig onderzoek geworden.

Biofilms op implantaten

Om een ​​tandheelkundig implantaat te laten functioneren, het moet stevig aan het kaakbeen worden bevestigd. Dit betekent dat de botcellen de bacteriën moeten verslaan in de zogenaamde "race om het oppervlak" van het implantaat. Door de race te winnen, de botcellen zullen nieuw botweefsel vormen rond het implantaat, het implantaat in het bot vastmaken.

Echter, het zijn vaak de bacteriën die de race winnen. Ze vormen een biofilm, een dunne laag bacteriën op het implantaatoppervlak. – Biofilm is een slimme manier voor bacteriën om oppervlakken te koloniseren; het maakt de bacteriën sterker, legt David Wiedmer uit, een research fellow aan de Faculteit der Tandheelkunde van de Universiteit van Oslo. Als de bacteriën de overhand krijgen op het implantaatoppervlak, het implantaat is vatbaar voor infectie, met mogelijk ernstige gevolgen voor de gezondheid van de patiënt.

Geïnfecteerde implantaten worden meestal behandeld met antibiotica. – Als bacteriën een biofilm vormen, antibiotica werken vaak niet omdat bacteriën binnen een biofilm worden beschermd. In het licht van de dramatische toename van antibioticaresistente bacteriën, er is dringend behoefte aan alternatieve behandelingen, zegt Wiedmer, die van oorsprong werktuigbouwkundig ingenieur is. Hij begon te kijken naar vrije radicalen als alternatief. Deze onstabiele moleculen kunnen stress veroorzaken bij bacteriën, die op hun beurt een antibacterieel effect kunnen creëren.

Zeer reactieve radicale moleculen

Vrije radicalen zijn onstabiele moleculen omdat ze een ongepaard elektron hebben. Dus, ze zijn altijd op zoek naar een ander elektron om mee te paren. Van vrije radicalen is bekend dat ze schadelijke en pathogene moleculen zijn die veranderingen in het DNA kunnen veroorzaken, die op hun beurt mutaties kunnen veroorzaken die tot kanker kunnen leiden. Wiedmer's hypothese was dat de reactiviteit van vrije radicalen ook gebruikt zou kunnen worden om bacteriën te doden.

Hij baseerde zijn idee op een bekend chemisch proces, fotokatalyse:wanneer titaandioxide (TiO2) wordt blootgesteld aan ultraviolet licht, zoals gevonden in zonlicht, in aanwezigheid van zuurstof, het oppervlak reinigt zichzelf van organisch vuil, door het af te breken in water en zuurstof. Dit reinigingsproces is gebaseerd op de vorming van vrije radicalen en het is dezelfde reactie die in zonnecellen wordt gebruikt om energie te produceren.

Tandimplantaten hebben ook TiO2 op hun oppervlak. Bijna alle tandheelkundige implantaten zijn gemaakt van titanium, en TiO2 ontstaat wanneer titanium in contact komt met zuurstof uit de lucht of het bloed, bijv. wanneer een implantaat in de mond wordt ingebracht.

Donkere katalyse voor behandeling en preventie

Echter, het is moeilijk om fotokatalytische reacties op implantaten teweeg te brengen. Dit komt door het voor de hand liggende probleem van het toevoegen van het nodige zonlicht aan de reactie tussen de TiO2 op het implantaatoppervlak en de zuurstof in het bloed wanneer het implantaat al in het bot van uw kaak is ingebracht.

Om deze reden, Wiedmer heeft onderzoek gedaan naar de behandeling van bacteriële infecties op implantaten met behulp van een methode die hij 'donkere katalyse' noemt. Door TiO en waterstofperoxide (H2O2) te combineren, in plaats van water en zonlicht, hij bereikt een soortgelijk effect als fotokatalyse. Wanneer H2O2 wordt toegevoegd aan een implantaat dat is bedekt met een laag TiO2, Er komen ook vrije radicalen vrij, maar deze keer in het donker.

Gezien de sterke antibacteriële eigenschappen van de geproduceerde vrije radicalen, Wiedmer onderzocht donkere katalyse op TiO2 in twee verschillende biomedische toepassingen. De eerste geteste toepassing was om een ​​bestaande infectie rond een implantaat te behandelen. Zijn onderzoek ging ook na of de methode een preventief effect zou kunnen hebben op "steigers", poreuze raamwerken die in het kaakbot kunnen worden ingebracht om botcellen te ondersteunen en te begeleiden om te groeien en "nieuw" bot te vormen.

Veelbelovend, maar moeilijk te implementeren

Wiedmer heeft reden om optimistisch te zijn dat het ooit mogelijk zal zijn om bacteriële infecties rond tandheelkundige implantaten onder controle te krijgen en gemakkelijker te voorkomen. Zijn studies toonden aan dat donkere katalyse een veelbelovende methode is om infecties te behandelen, omdat het radicalen creëert die bacteriën helpen bestrijden.

Het onderzoek gaf ook aan dat donkere katalyse verder zou kunnen worden ontwikkeld en toegepast op botsteigers. Deze steigers ondersteunen de regeneratie van verloren botweefsel waarin vervolgens implantaten kunnen worden ingebracht. In zijn studie, Wiedmer ontdekte dat radicalen gevormd door donkere katalyse kunnen voorkomen dat bacteriën het oppervlak van poreuze TiO2-steigers koloniseren.

"Het preventieve effect is eigenlijk belangrijker dan het gebruik ervan bij de behandeling van reeds bestaande infecties. implantaten die problemen veroorzaken door infecties kunnen, als laatste redmiddel, worden geëxtraheerd. Maar je kunt een poreuze steiger niet gemakkelijk verwijderen als er al bot in de poriën van de steiger is gegroeid, " hij legt uit.

Echter, er moet nog veel onderzoek worden gedaan voordat donkere katalyse kan worden toegepast in tandartspraktijken. Wiedmer kon niet sluitend uitsluiten dat de radicalen ook het cellulaire DNA zouden beschadigen tijdens de bestrijding van de bacteriën. – (EN) Ik hoop dat deze nieuwe strategie om vrije radicalen te gebruiken om bacteriën te doden, ons kan helpen bij het vinden van alternatieve behandelingen voor antibiotica. Hoewel er nog een weg te gaan is, inclusief klinische proeven, dit project zou uiteindelijk wat meer licht in het donker kunnen werpen, zegt Wiedmer met een grijns.