Microrrobótica no tratamento endodôntico

Microrrobótica no tratamento endodôntico

Com suas irregularidades e complexidades anatômicas, o sistema de canais radiculares é um dos espaços clinicamente mais desafiadores da cavidade bucal. A microrrobótica no tratamento endodôntico traz perspectivas promissoras.

Como resultado, o biofilme não totalmente removido dos cantos e reentrâncias dos canais continua sendo a principal causa de falha no tratamento e infecções endodônticas persistentes. Existem meios limitados para diagnosticar ou avaliar a eficácia da desinfecção.

Um dia, os dentistas poderão contar com uma nova ferramenta para superar esses desafios na forma de microrrobôs.

O estudo

Em um estudo de prova de conceito, pesquisadores da Penn Dental Medicine e seu Centro de Inovação e Odontologia de Precisão, demonstraram que os microrrobôs podem acessar as superfícies de difícil acesso do canal radicular com precisão controlada, tratando e interrompendo biofilmes e inclusive recuperando amostras para diagnóstico, possibilitando um plano de tratamento mais personalizado. A equipe da Penn compartilhou suas descobertas sobre o uso de duas plataformas microrrobóticas diferentes para terapia endodôntica na edição de agosto do Journal of Dental Research; a obra foi selecionada para a capa da edição.

“A tecnologia pode permitir funcionalidades multimodais para atingir o direcionamento controlado e preciso de biofilmes em espaços de difícil acesso, obter amostras microbiológicas e realizar a entrega direcionada de medicamentos”, diz o Dr. Alaa Babeer, principal autor do estudo e médico da Penn Dental Medicine. Doutor em Odontologia (DScD) e graduado em endodontia, atuando no laboratório do Dr. Michel Koo, co-diretor do CiPD.

Blocos de construção dos microrrobôs

Em ambas as plataformas, os blocos de construção dos microrrobôs são nanopartículas de óxido de ferro (NPs) que possuem atividade catalítica e magnética tendo sido aprovadas pela FDA para outros usos. Na primeira plataforma, um campo magnético é usado para concentrar as NPs em microenxames agregados e controlá-los magneticamente na área apical do dente para romper e recuperar biofilmes por meio de uma reação catalítica.

A segunda plataforma usa impressão 3D para criar robôs miniaturizados em forma de hélice incorporados com NPs de óxido de ferro. Esses helicoides são guiados por campos magnéticos para se moverem dentro do canal radicular, transportando bioativos ou drogas que podem ser liberadas no local.

“Esta tecnologia oferece o potencial de avanço no atendimento clínico em vários níveis“, diz o Dr. Koo, co-autor correspondente do estudo com o Dr. Edward Steager, pesquisador sênior da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Penn.

“Um aspecto importante é a capacidade de ter aplicações diagnósticas e terapêuticas. Na plataforma denominada microswarm, podemos não apenas remover o biofilme, mas também recuperá-lo, permitindo identificar quais micro-organismos causaram a infecção. Além disso, a capacidade de conformar aos espaços estreitos e de difícil acesso dentro do canal radicular permite uma desinfecção mais eficaz em comparação com as técnicas de instrumentação usadas atualmente.”

Sistema colaborativo

Este sistema de microrrobótica é o resultado do trabalho colaborativo em andamento há vários anos entre a Penn Dental Medicine e a Penn Engineering. Em um estudo separado recente, Koo e colegas construíram a plataforma para controlar eletromagneticamente os microrrobôs, nesse caso, permitindo que microenxames de NPs de óxido de ferro adotem diferentes configurações e liberem antimicrobianos no local para tratar e remover efetivamente a placa bacteriana dos dentes.

“Vemos aplicações potenciais de sistemas de microrrobótica tanto para cuidados bucais em casa quanto no consultório odontológico para ferramentas mais precisas e eficazes para os dentistas“, diz o Dr. Koo.

Para determinar a eficácia dos sistemas microrrobóticos endodônticos para interromper e recuperar o biofilme do canal radicular, os pesquisadores realizaram experimentos em réplicas de dentes impressas em 3D colocadas verticalmente em colaboração com o Dr. Bekir Karabucak, presidente do Departamento de Endodontia da Penn Dental Medicine.

Um biofilme de espécies mistas contendo bactérias endodônticas (Streptococcus gordonii, Enterococcus faecalis, Fusobacterium nucleatum e Actinomyces israelii) foi preparado dentro das réplicas dos dentes e a suspensão de NP foi introduzida no canal radicular. Usando eletroímãs, microenxames de NPs foram criados e controlados com precisão para romper o biofilme. Após a análise do biofilme coletado, eles descobriram que todas as quatro espécies foram detectadas e, usando um microscópio, todas as nanopartículas pareciam ser removidas do canal radicular.

Quebrando o molde

O segundo sistema testado explora a flexibilidade das NPs de óxido de ferro como blocos de construção e envolve a criação de um sistema robótico moldado. Moldes macios como 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. Usando um campo magnético, os helicoides se movem através do canal com alta eficiência para atingir a ruptura química e mecânica do biofilme. De particular interesse é a capacidade adicional de carregar os helicoides com terapias para entrega de drogas direcionadas na região apical do canal radicular, onde a infecção está próxima dos tecidos circundantes.

Além disso, a equipe de pesquisa mostrou a capacidade única de rastrear os microrrobôs em tempo real usando tecnologias de imagem existentes, como scanner intraoral, raio-x odontológico e tomografia computadorizada de feixe cônico, capazes de localizar os helicoides no canal dentário intacto.

“Importantemente, demonstramos em um modelo ex vivo que os robôs podiam ser controlados pelo campo magnético sem interrupção pelo tecido mole e duro ao redor dos dentes. Além disso, eles mostraram uma tremenda manobrabilidade de cima para baixo do canal”, observa Dr. Karabucak, que explica que o campo magnético para ambos os sistemas endodônticos testados seria gerado por um pequeno aparelho na cavidade oral.

Aplicações amplas

Com o potencial de melhorar o tratamento endodôntico e a regeneração de tecidos, os pesquisadores veem essa tecnologia como algo que pode ter amplas aplicações na medicina e na indústria.

“Desde a desinfecção de dispositivos médicos, como cateteres, até a garantia de linhas de água limpas, essa tecnologia tem o potencial de transformar áreas muito além da medicina dentária”, acrescenta o Dr. Koo.

“Isso poderia interromper as modalidades atuais em todas as disciplinas”. A Microrrobótica no tratamento endodôntico é promissora e um vislumbre de tecnologia aplicada à odontologia.

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Fontes:  Microrobotics for Precision Biofilm Diagnostics and Treatment, Microrobotics in endodontic treatment, diagnostics, 3D Printing