Imagina un mundo en el que pudieras regenerar un diente faltante con un solo fármaco y microrobots limpiaran tus dientes todas las noches.
Ese futuro está cada vez más cerca, dicen los científicos.
Es una solución tres en uno, dice Hyun (Michel) Koo, director cofundador del Centro de Innovación y Precisión de Odontología en la Universidad de Pensilvania. En un sistema automatizado, el enjambre actúa como cepillo de dientes, hilo dental y enjuague bucal.
Koo y Edward Steager, investigador principal en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania, han liderado el desarrollo de la tecnología de microrobot, que utiliza partículas diminutas conocidas como nanopartículas, en este caso de compuestos de óxido de hierro. Estas nanopartículas están aprobadas por la Dirección de Alimentos y Medicamentos de EU para usos que van desde toma de imágenes hasta colorantes alimentarios, gracias a su capacidad de adquirir un tono rojo, amarillo o café.
«Puedes comerlos», dice Koo. Estas partículas también pueden unirse para formar un microrobot, un pequeño dispositivo que puede realizar una tarea compleja. Imanes guían los enjambres de microrobots para que formen diferentes formas, desde cerdas para cepillar hasta un hilo alargado como hilo dental. Con sólo presionar un botón, la rutina oral se automatiza programando cuándo y dónde accionar estos imanes.
Hay dos prototipos: un dispositivo tipo protector bucal y un dispositivo parecido a un cepillo de dientes. Se accionan los imanes y se inyecta una solución que contiene los microrobots y peróxido de hidrógeno, un agente de limpieza común. Los microrobots actúan como un enjuague bucal desinfectante cuando se combinan con peróxido de hidrógeno. Al activar químicamente el peróxido de hidrógeno, las nanopartículas matan las bacterias y descomponen la placa de manera más efectiva que el desinfectante solo, dice Koo. El sistema puede eliminar el 100% de la placa en un modelo impreso en 3D de dientes y encías humanos, y el 80% en pruebas con animales.
Otro reto en el que están trabajando es acortar el tiempo de la rutina, que ahora toma entre 5 y 10 minutos, dice Steager.
Bacterias bucales como medicina
Las bacterias bucales de una persona pueden ser la medicina de otra. Ésa es la idea detrás de los trasplantes de microbiota oral: transferencias de bacterias de la boca de un donante sano a un paciente. Los científicos en la Universidad Estatal de Pensilvania y la Universidad de Adelaida creen que este tratamiento algún día podría frenar las caries y las enfermedades de las encías.
Cada uno de nosotros tiene alrededor de 200 especies de bacterias en la boca, cuya distribución exacta depende de la dieta, la genética y el estilo de vida, explica Laura Weyrich, profesora asociada de Penn State que dirige un equipo que desarrolla este tratamiento. Diferentes bacterias pueden causar enfermedades bucales o prevenirlas.
El equipo pretende iniciar ensayos clínicos en humanos en 2025.
Terapia de luz roja para tus encías
Imagina un implante dental con tecnología incorporada para administrar una terapia de luz roja que estimule el sistema inmunológico.
Los implantes dentales conllevan el riesgo de periimplantitis, una enfermedad provocada por bacterias que destruye la encía y el tejido óseo alrededor del implante. Geelsu Hwang, profesor asociado del departamento de ciencias preventivas y restauradoras de la Universidad de Pensilvania, cree tener una solución en un implante dental de alta tecnología que emite luz a la encía alrededor del implante.
El equipo de Hwang descubrió que tanto la luz roja como la infrarroja cercana estimulan el tejido de las encías para que libere péptidos antimicrobianos, proteínas del sistema inmunológico que matan las bacterias. Se decidieron por luz infrarroja cercana, que es invisible. La luz apunta a la encía alrededor del implante para ayudarla a combatir las bacterias que normalmente generarían infecciones.
El diente artificial está hecho de titanato de bario, lo que se llama un material piezoeléctrico, que genera electricidad en respuesta a la estimulación física. Movimientos como masticar ayudan a alimentar los LED de fototerapia del implante, por lo que no requiere batería.
Reconstrucción del esmalte
¿Pueden los científicos diseñar dientes más fuertes y menos sensibles?
El esmalte, la capa exterior dura de un diente, protege los dientes del daño. Pero el cuerpo no puede regenerarlo una vez que se erosiona y los dentistas tampoco pueden reemplazarlo. Los científicos están trabajando en un gel que reconstruye el esmalte copiando a la madre naturaleza.
Esta tecnología tiene mucho tiempo de ser el sueño de muchos, dice Janet Moradian-Oldak, profesora de ciencias biomédicas y bioingeniería en la Universidad del Sur de California, quien dirige un equipo que trabaja en ella. Ella ha pasado los últimos 25 años estudiando las proteínas que forman el esmalte, con particular interés en una llamada amelogenina.
En el 2016, Moradian-Oldak y su equipo lograron un gran avance cuando diseñaron un péptido -una cadena más corta de aminoácidos- basado en amelogenina que imitó con éxito su función. Cuando ese péptido fue colocado en un gel y pintado sobre la superficie de muelas del juicio extraídas, se formó una nueva capa similar al esmalte. El péptido también remineralizó la dentina, la capa debajo del esmalte.
La idea de utilizar un péptido para reconstruir el esmalte es algo en lo que varios investigadores han estado trabajando, y equipos en la Universidad de Washington y universidades de China están desarrollando tecnologías similares.
Fármaco para hacer crecer dientes
Un fármaco innovador podría regenerar dientes faltantes.
En ratones con agenesia dental congénita -una afección en la que hay falta de dientes como resultado de un desarrollo fallido- una inyección intravenosa de este medicamento permitió que se formaran los dientes. El nuevo fármaco es un anticuerpo diseñado para bloquear una proteína llamada USAG-1 que normalmente impide el crecimiento de dientes adicionales. Bloquear esta proteína permite que maduren las yemas o brotes de los dientes, la primera etapa de la formación de los dientes.
«Una molécula tiene potencial para formar un diente completo», afirma Katsu Takahashi, director del departamento de odontología y cirugía bucal del Hospital Kitano, en Osaka, Japón, que dirige el proyecto.
El primer ensayo en humanos de su equipo, previsto para el otoño, probará la seguridad, más que el crecimiento de los dientes, en adultos sanos. Si esa prueba tiene éxito, pasarán a probar el fármaco en niños de 2 a 7 años a quienes les faltan dientes debido a agenesia dental congénita.
