23 Agosto 2022

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Con sus irregularidades y complejidades anatómicas, el sistema de conductos radiculares es uno de los espacios clínicamente más difíciles de la cavidad oral. Por ello, la biopelícula que no se elimina por completo de los recovecos de los conductos sigue siendo una de las principales causas de fracaso del tratamiento y de infecciones endodónticas persistentes, y existen pocos medios para diagnosticar o evaluar la eficacia de la desinfección. Algún día, los clínicos podrán disponer de una nueva herramienta para superar estos retos en forma de microrobots.

En un estudio de prueba de concepto, los investigadores de Penn Dental Medicine y su Centro de Innovación y Odontología de Precisión (CiPD), han demostrado que los microbots pueden acceder a las superficies de difícil acceso del conducto radicular con una precisión controlada, tratando e interrumpiendo las biopelículas e incluso recuperando muestras para el diagnóstico, lo que permite un plan de tratamiento más personalizado. El equipo de Pennsylvania compartió sus hallazgos sobre el uso de dos plataformas microrobóticas diferentes para la terapia endodóntica en el número de agosto de la revista Journal of Dental Research.

"La tecnología podría permitir funcionalidades multimodales para lograr una orientación controlada y precisa de las biopelículas en espacios de difícil acceso, obtener muestras microbiológicas y llevar a cabo la administración de fármacos dirigidos", afirma el Dr. Alaa Babeer, autor principal del estudio y doctor en ciencias de la odontología (DScD) y graduado en endodoncia de Penn Dental Medicine, que ahora está dentro del laboratorio del Dr. Michel Koo, codirector del CiPD.

En ambas plataformas, los componentes básicos de los microbots son nanopartículas de óxido de hierro (NPs) que tienen actividad catalítica y magnética y han sido aprobadas por la FDA para otros usos. En la primera plataforma, se utiliza un campo magnético para concentrar las nanopartículas en microenanas agregadas y controlarlas magnéticamente hasta la zona apical del diente para interrumpir y recuperar las biopelículas mediante una reacción catalítica. La segunda plataforma utiliza la impresión 3D para crear robots miniaturizados en forma de hélice incrustados con NPs de óxido de hierro. Estos helicoides son guiados por campos magnéticos para moverse dentro del conducto radicular, transportando bioactivos o fármacos que pueden ser liberados in situ.

"Esta tecnología ofrece el potencial de avanzar en la atención clínica en una variedad de niveles", señala el Dr. Koo, coautor del estudio con el Dr. Edward Steager, investigador principal en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Penn. "Un aspecto importante es la capacidad de tener aplicaciones tanto diagnósticas como terapéuticas. En la plataforma de microbrazos, no sólo podemos eliminar el biofilm, sino también recuperarlo, lo que nos permite identificar qué microorganismos han causado la infección. Además, la capacidad de ajustarse a los espacios estrechos y de difícil acceso dentro del conducto radicular permite una desinfección más eficaz en comparación con las limas y las técnicas de instrumentación utilizadas actualmente.", añadían.

Un sistema colaborativo

Este sistema de microrobótica es el resultado de un trabajo de colaboración que lleva varios años entre Penn Dental Medicine y Penn Engineering. En otro estudio reciente, el Dr. Koo y sus colegas construyeron la plataforma para controlar electromagnéticamente los microbots, en ese caso, permitiendo que las microenvías de las NPs de óxido de hierro adopten diferentes configuraciones y liberen antimicrobianos in situ para tratar y eliminar eficazmente la placa de los dientes.

"Vemos posibles aplicaciones de los sistemas de microrobótica tanto para el cuidado bucal en casa como en la consulta dental para conseguir herramientas más precisas y eficaces para los clínicos", subraya el Dr. Koo.

Para determinar la eficacia de los sistemas microrobóticos endodónticos para interrumpir y recuperar la biopelícula del conducto radicular, los investigadores llevaron a cabo experimentos en réplicas de dientes impresas en 3D colocadas verticalmente en colaboración con el Dr. Bekir Karabucak, presidente del Departamento de Endodoncia de Penn Dental Medicine. Se preparó una biopelícula de especies mixtas que contenía bacterias endodónticas (Streptococcus gordonii, Enterococcus faecalis, Fusobacterium nucleatum y Actinomyces israelii ) dentro de las réplicas de dientes y se introdujo la suspensión de NP en el canal radicular. Utilizando electroimanes, se crearon microenjambres de NP que se controlaron con precisión para interrumpir la biopelícula. Tras el análisis de la biopelícula recogida, comprobaron que se habían detectado las cuatro especies y, mediante un microscopio, todas las nanopartículas parecían haber sido eliminadas del canal radicular.