研究人员开发使用光疗的抗菌智能牙科植入物

    美国费城：为了解决种植牙失败以及相关的工作和成本问题，费城宾夕法尼亚大学牙医学院的研究人员正在开发一种新型智能牙种植体。他们的目标是研制一种能够抵抗细菌生长并产生自身能量来操作组织再生灯的装置。
    新植入物旨在结合两种技术：一种阻止细菌定植的纳米颗粒注入材料和一种用于进行光疗的嵌入式光源，由口腔的自然运动提供动力，例如在咀嚼或刷牙时。这种方法不仅限于牙科用途，还可以有其他应用，例如集成到关节置换中。
    该大学的助理教授兼其中一名研究人员 Geelsu Hwang 博士在一份新闻稿中解释说：“光疗可以解决一系列不同的健康问题。但是一旦植入生物材料，更换电池或给电池充电是不切实际的。我们正在使用一种压电材料，它可以通过自然的口腔运动产生电能来提供可以进行光疗的光，我们发现它可以成功地保护牙龈组织免受细菌攻击。”
    在他们的研究中，该团队探索了钛酸钡 (BTO) 材料，该材料具有压电特性，因此可用于例如电容器和晶体管。然而，尚未将其作为抗感染可植入生物材料的基础进行研究。为了测试其潜力，研究人员在复合圆盘中嵌入了 BTO 纳米颗粒，并将它们暴露于变形链球菌。他们发现圆盘阻碍了生物膜的形成，并且这种效果随着 BTO 浓度的增加而更大。
    据研究小组称，BTO 会产生增加的负表面电荷，排斥细菌的带负电荷的细胞壁，而且这种排斥作用很可能会持续很长时间。“我们想要一种能够长时间抵抗细菌生长的植入材料，因为细菌挑战不是一次性的威胁，”黄博士说。
    该材料的发电性能得以持续，并且经过长时间的测试，该材料没有浸出。它还表现出与牙科中使用的其他材料相当的机械强度。此外，该材料不会伤害牙龈组织，支持使用它不会产生副作用的想法。
    在未来的研究中，该团队希望继续改进其智能牙种植体系统，测试新材料类型，并可能在种植体组件的每一侧使用不对称特性，以促进组织整合并抵抗细菌形成。“我们希望进一步开发种植体系统，并最终将其商业化，以便用于牙科领域，”黄博士评论道。
    两项研究报告了这项研究。最新的研究题为“具有抗生物膜和自供电功能的生物医学应用的双峰纳米复合材料平台”，发表在 2021 年 9 月 1 日出版的ACS Applied Materials and Interfaces 上。第一项研究题为“用于原位动态光生物调节疗法的人类口腔运动驱动的智能牙科植入物 (SDI) ”，发表在 2020 年 8 月 19 日的Advanced Healthcare Materials 杂志上。