Impianti dentali dotati di intelligenza antimicrobica
La perimplantite(si apre in una nuova finestra), che rappresenta tuttora una delle complicazioni più gravi dell’odontoiatria moderna, colpisce fino al 43% degli impianti dentali in tutto il mondo. Tale infezione si sviluppa nel caso in cui microrganismi si accumulino sulle superfici degli impianti e formino biofilm patogeni (placca), il che viene seguito dalla migrazione dei batteri attraverso i denti e gli impianti, innescando un’infiammazione cronica e la distruzione dell’osso intorno a questi ultimi. I pazienti affetti da diabete non controllato, i forti fumatori e i soggetti immunosoppressi sono particolarmente vulnerabili a tale disturbo. Nonostante i progressi compiuti nel campo dell’implantologia, i medici non dispongono ancora di strumenti affidabili per prevenire le infezioni, monitorare i primi cambiamenti dei tessuti e garantire la stabilità a lungo termine.
Impianti dotati di intelligenza antimicrobica
Il progetto I-SMarD(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, mira a risolvere questo problema attraverso lo sviluppo di una nuova generazione di impianti dentali multifunzionali progettati per affrontare simultaneamente l’infezione, la guarigione e il monitoraggio a lungo termine. «Un fattore critico nella perimplantite è costituito dalla geometria, dalla struttura e dalla morfologia superficiale dell’impianto stesso», sottolinea Animesh Jha, il coordinatore del progetto. La geometria e la morfologia superficiale degli impianti attuali favoriscono l’adesione batterica, mentre le condizioni acide della cavità orale possono indurre la corrosione e il rilascio di ioni metallici, contribuendo ad innescare reazioni avverse dei tessuti. Nonostante la progressiva affermazione degli impianti rivestiti di antibiotici, la loro farmacocinetica è tuttora scarsamente caratterizzata e suscita preoccupazioni in relazione alla resistenza antimicrobica. I-SMarD ha utilizzato impianti in titanio rivestiti con minerali antimicrobici fotoattivi a base inorganica in grado di rilasciare ioni in modo controllato per sopprimere le infezioni. Per le infezioni più aggressive, il rivestimento può anche essere miscelato con antibiotici per garantire un rilascio controllato; inoltre, risulta solido a livello meccanico quando sottoposto allo stress della masticazione e può promuovere la formazione di minerali e la guarigione. È altresì integrato in un metodo di stampa 3D e può essere applicato sulla superficie di qualsiasi tipo di impianto.
Progressi tecnologici
Per ottimizzare le prestazioni degli impianti, il consorzio ha combinato la modellizzazione computazionale avanzata con la convalida sperimentale, mentre si è avvalso di simulazioni(si apre in una nuova finestra) al fine di prevedere il comportamento biomeccanico e la longevità delle strutture generate con l’obiettivo di progettare impianti in grado di offrire una migliore distribuzione del carico e un maggiore potenziale di osteointegrazione. I parametri di produzione sono stati accuratamente perfezionati per garantire riproducibilità, competenza meccanica ed efficacia in termini di costi. Parallelamente, il team ha incorporato polimeri sensibili al pH e nanomateriali funzionali allo scopo di migliorare ulteriormente l’attività antibatterica e di sostenere la differenziazione osteogenica. La valutazione biologica ha confermato la biocompatibilità, mentre gli studi in vitro e in vivo hanno fornito prove incoraggianti in merito all’efficacia antibatterica e al potenziale di rigenerazione dei tessuti. Una caratteristica distintiva degli impianti di I-SMarD è un rivestimento fotoattivo brevettato che consente di rilevare le infezioni, basato su un dispositivo microfluidico(si apre in una nuova finestra) in grado di analizzare e identificare i ceppi batterici: grazie ad esso, i medici acquisiscono la possibilità di gestire le infezioni, monitorare la guarigione e garantire la qualità dell’impianto.
Impatto e traduzione clinica
Al di là dello sviluppo tecnico, il progetto ha favorito l’instaurazione di una stretta collaborazione tra produttori, ingegneri e scienziati dei materiali, mentre un comitato di utenti finali composto da medici, produttori e pazienti ha contribuito alla progettazione e alle strategie di traduzione. Le prossime tappe prevedono la creazione di un database per il monitoraggio delle infezioni nei tessuti ossei e dentali e lo sviluppo della conformità normativa e del percorso verso la commercializzazione. Inoltre, un’analisi tecno-economica dettagliata ha confermato la fattibilità della produzione su larga scala mediante l’applicazione di processi ottimizzati di stampa e rivestimento 3D. Integrando produzione avanzata, nanomateriali, rivestimenti antimicrobici fotoattivi e capacità diagnostica in tempo reale, I-SMarD va oltre quanto fornito dagli impianti convenzionali. Se tradotti con successo nella pratica clinica, questi impianti intelligenti potrebbero ridurre in maniera significativa la perimplantite, abbreviare i tempi di guarigione e abbassare i costi di riabilitazione per i pazienti e i sistemi sanitari.
