Lavez-vous la bouche avec du métal qui change de forme

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  • Des experts en chimie, en dentisterie et en ingénierie ont mis au point un moyen de contrôler électromagnétiquement les nanoparticules d’oxyde de fer pour nettoyer la plaque sur les dents humaines.

    Dans un article publié récemment dans la revue ACS Nano, les chercheurs de l’Université de Pennsylvanie Min Jun Oh, Alaa Babeer, Yuan Liu, Zhi Ren, Jingyu Wu, David A. Issadore, Kathleen J. Stebe, Daeyeon Lee, Edward Steager et Hyun Koo décrivent un “assemblage dirigé par champ magnétique de nanoparticules dans des superstructures robotiques adaptatives à la topographie de surface (STARS)” pour éliminer la plaque dentaire (biofilms) et détecter les agents pathogènes.

    Les nanoparticules d’oxyde de fer (IONP) ont été approuvées par la Food and Drug Administration des États-Unis pour d’autres utilisations. Comme l’explique le document, ils ont à la fois des propriétés catalytiques et magnétiques. Ils catalysent le peroxyde d’hydrogène pour un effet antimicrobien et ils peuvent être manipulés via des champs magnétiques.

    Pour tirer parti de ces propriétés, les boffins américains ont conçu une plate-forme de contrôle magnétique pour réorganiser les IONP afin qu’ils puissent être appliqués à l’hygiène buccale.

    “Ces STARS traitent chimiquement et éliminent mécaniquement les biofilms et peuvent pénétrer dans les biofilms pour récupérer des échantillons à des fins d’analyse diagnostique”, explique le document, notant que le traitement mécanochimique STARS – brossage et activation du peroxyde d’hydrogène – est beaucoup plus efficace qu’un bain de bouche anti-plaque seul.

    Graphique de l'article ASC Nano, Surface Topography-Adaptive Robotic Superstructures for Biofilm Removal and Pathogen Detection on Human Teeth

    Illustration de l’assemblage, du contrôle et des propriétés fonctionnelles de STARS, d’ACS Nano… Cliquez pour agrandir

    STARS peut être programmé dynamiquement pour prendre différentes formes via la manipulation du champ magnétique. Les chercheurs les ont transformés en poils de brosse à dents et en une structure allongée ressemblant davantage à du fil dentaire. Ils disent que la nature adaptative de STARS permet au système de prendre la forme la plus efficace pour la tâche à accomplir.

    “La longueur du poil peut se reconfigurer pour atteindre des surfaces éloignées dans des espaces confinés lorsqu’il passe de plat à incurvé et à travers des espaces interdentaires”, explique le document, ajoutant que la modification de l’intensité du champ magnétique permet une rigidité variable du poil.

    Hyun (Michel) Koo, professeur au Département d’orthodontie de l’École de médecine dentaire de l’Université de Pennsylvanie et co-auteur correspondant de l’étude, a déclaré Le registre dans un e-mail que le dispositif par lequel ces nanoparticules peuvent être délivrées est toujours en cours de développement.

    Nous travaillons à un prototype fonctionnel d’ici l’année prochaine

    “Nous essayons différents prototypes”, a-t-il déclaré, “mais cela rentrera dans la bouche.”

    Le défi, a-t-il dit, est de construire un appareil pratique capable de contrôler et de récupérer des STARS qui s’insèrent dans la bouche.

    “Nous n’avons pas de date de commercialisation mais nous travaillons à un prototype fonctionnel d’ici l’année prochaine”, a-t-il déclaré.

    Certaines nanoparticules STARS peuvent se séparer de la structure principale par le frottement du brossage. Alors que les chercheurs rassurent que les IONP sont biocompatibles – ils ne sont pas toxiques pour les cellules humaines et n’endommagent pas les tissus buccaux – les nanoparticules détachées ne devraient pas entraîner l’ingestion de plus que l’apport quotidien recommandé en fer (~ 8-18 mg).

    Koo a déclaré qu’avaler des STARS ne devrait pas être un problème.

    “Les STARS sont entièrement récupérables à l’aide des aimants ; mais même si vous ingérez des morceaux de STARS, ce serait OK car ils sont faits d’oxyde de fer (qui sont utilisés dans les formulations approuvées par la FDA pour la carence en fer et dans les colorants alimentaires) et les quantités sont très faibles (un milligramme) », a-t-il expliqué. “Étant donné que les nanoparticules individuelles sont si petites, le matériau (les poils) semble beaucoup plus lisse et moins abrasif que la limaille de fer.”

    Le système STARS se nettoie également après lui-même. Le document explique que les IONP se rattachent continuellement et sont également rassemblés par le champ magnétique et réintégrés dans la masse STARS.

    En fait, le processus de rattachement et de reconfiguration amène le matériau du biofilm dans la structure STARS où il peut être analysé pour les agents pathogènes. Ainsi, l’espoir est que STARS remplira à la fois une fonction thérapeutique – le nettoyage des dents – et une fonction de diagnostic – évaluant les risques potentiels pour la santé, en particulier pour les personnes incapables de prendre soin d’elles-mêmes.

    Koo a déclaré que l’objectif initial de STARS était d’aider ceux qui ne pouvaient pas nettoyer manuellement, mais il pense qu’un appareil automatisé pourrait faciliter le nettoyage des dents pour tout le monde.

    “Le nettoyage peut être meilleur et plus facile car les trois étapes (brossage, soie dentaire et rinçage) peuvent être effectuées simultanément en une seule étape automatisée plutôt que séquentiellement, impliquant plusieurs étapes”, a-t-il déclaré. “Cela peut améliorer à la fois l’efficacité et la conformité de l’utilisateur (STARS peut être programmé pour accéder de manière automatisée aux espaces difficiles à atteindre, comme autour de la ligne des gencives et entre les dents).” ®

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