Microrobótica no tratamento endodôntico

 A equipa de investigadores da Penn Dental Medicine e do seu Center for Innovation & Precision Dentistry (CiPD),  partilhou as suas descobertas sobre o uso de duas diferentes plataformas microrobóticas para terapia endodôntica na edição de agosto do Journal of Dental Research; o trabalho foi selecionado para a capa da edição.

"A tecnologia poderia permitir que as funcionalidades multimodais alcançassem uma orientação controlada e de precisão nos biofilmes em espaços de difícil acesso, obter amostras microbiológicas e realizar a entrega de fármacos direcionados", diz o Dr. Alaa Babeer, principal autor do estudo e doutorado em Medicina Dentária pela Penn  e licenciado em Endodontics, a trabalhar atualmente   no laboratório do Dr. Michel Koo,  codiretor do CIPD.

Em ambas as plataformas, os blocos de construção dos microrobots são nanopartículas de óxido de ferro (NPs) que têm atividade catalítica e magnética e foram aprovadas pela FDA para outros usos. Na primeira plataforma, um campo magnético é usado para concentrar os NPs em microsanáucos agregados e controlá-los magnéticamente para a área apical do dente para interromper e recuperar biofilmes através de uma reação catalítica. A segunda plataforma usa impressão 3D para criar robôs em forma de hélice  miniaturizados incorporados com NPs de óxido de ferro. Estes helicoíídeos são guiados por campos magnéticos para se moverem dentro do canal radicular, transportando bioativos ou drogas que podem ser libertados no local.

"Esta tecnologia oferece o potencial de promover os cuidados clínicos a vários níveis", diz o Dr. Koo, coautor do estudo com o Dr. Edward Steager, investigador sénior  na Penn's School of Engineering and Applied Science.

"Um aspeto importante é a capacidade de ter aplicações de diagnóstico e terapêutica. Na plataforma de microssanásia, podemos não só remover o biofilme, mas também recuperá-lo, permitindo-nos identificar que microrganismos causaram a infeção. Além disso, a capacidade de se conformar com os espaços estreitos e de difícil acesso dentro do canal radicular permite uma desinfeção mais eficaz em comparação com as  técnicas de instrumentação atualmente utilizadas."

Um sistema colaborativo

Este sistema de microrobótica é o crescimento do trabalho colaborativo que tem vindo a decorrer há vários anos entre a Penn Dental Medicine e a Penn Engineering. Num estudo separado recente, o Dr. Koo e os seus colegas construíram a plataforma para controlar electromagnicamente os microrobots, nesse caso, permitindo que microswarms de óxido de ferro NPs adotassem diferentes configurações e libertassem antimicrobianos no local para tratar e remover eficazmente a placa dos dentes.

"Vemos potenciais aplicações de sistemas de microrobótica tanto para cuidados orais em casa como no consultório dentário com ferramentas mais precisas e eficazes para os clínicos", diz o Dr. Koo.

Para determinar a eficácia dos sistemas microrobóticos endodônticos para interromper e recuperar o biofilme do canal radicular, os investigadores realizaram experiências em réplicas dentárias impressas em 3D verticalmente em colaboração com o Dr. Bekir Karabucak, Presidente do Departamento de Endodontia da Penn Dental Medicine. Um biofilme de espécies mistas contendo bactérias endodonticas (Streptococcus gordonii, Enterococcus faecalis, Fusobacterium nucleatum e Actinomyces israelii) foi preparado dentro das réplicas dos dentes e a suspensão NP foi introduzida no canal radicular. Utilizando eletroímanes, foram criados microssões de NPs e controlados precisamente para perturbar o biofilme. Após a análise do biofilme recolhido, descobriram que todas as quatro espécies foram detetadas, e usando um microscópio, todas as nanopartículas pareciam ter sido removidas do canal radicular.

Partir o molde

O segundo sistema testado explora a flexibilidade dos NPs de óxido de ferro como blocos de construção e envolve a criação de um sistema robótico moldado. Moldes macios em forma de saca-rolhas na forma de um helicoide (duas hélices enroladas em torno de um eixo central) foram impressos em 3D e preenchidos com um gel incorporado em NP. Utilizando um campo magnético, os helicoides foram mostrados a mover-se através do canal com alta eficiência para alcançar a rutura química e mecânica do biofilme. De destacar a capacidade adicional de carregar os helicoidados com terapêuticas para o fornecimento de fármacos direcionados na região apical do canal radicular onde a infeção está próxima dos tecidos circundantes.

Além disso, a equipa de pesquisa mostrou a capacidade única de rastrear os microrobots em tempo real usando tecnologias de imagem existentes, tais como scanner intraoral, raio-X dentário e tomografia computorizada de feixe de cone que eram capazes de localizar os helicoides no canal dentário intacto.

"Importante, demonstrámos num modelo ex vivo que os microrobots podiam ser controlados pelo campo magnético sem interrupção pelo tecido macio e duro que rodeava os dentes. Além disso, mostraram uma tremenda manobrabilidade de cima para baixo do canal", nota o Dr. Karabucak, que explica que o campo magnético para ambos os sistemas endodônticos testados seria gerado por um pequeno dispositivo na cavidade oral.

Aplicações Gerais

Juntamente com o potencial de melhorar o tratamento endodôntico e a regeneração de tecidos, os investigadores vêem esta tecnologia como algo que poderia ter amplas aplicações em toda a medicina e indústria.

"Desde a desinfeção de dispositivos médicos como os cateteres até garantir linhas de água limpa, esta tecnologia tem o potencial de transformar áreas muito além da medicina dentária", acrescenta o Dr. Koo. 

Fonte: ScienceDaily / University of Pennsylvania

Artigo original ScienceDaily