Combiner une alimentation riche en sucre avec de mauvaises habitudes d'hygiène bucco-dentaire et des caries dentaires, ou carie, en résultera probablement. Le sucre déclenche la formation d'un biofilm acide, connu sous le nom de plaque, sur les dents, éroder la surface. La carie de la petite enfance est une forme grave de carie dentaire qui affecte un enfant sur quatre aux États-Unis et des centaines de millions d'autres dans le monde. C'est un problème particulièrement grave dans les populations défavorisées.

Dans une étude publiée dans Communication Nature cette semaine, des chercheurs dirigés par Hyun (Michel) Koo de la faculté de médecine dentaire de l'Université de Pennsylvanie en collaboration avec David Cormode de la faculté de médecine Perelman et de la faculté d'ingénierie et des sciences appliquées de Penn ont utilisé des nanoparticules approuvées par la FDA pour perturber efficacement les biofilms et prévenir la carie dentaire dans les deux un biofilm expérimental semblable à une plaque humaine et dans un modèle animal qui imite la carie de la petite enfance.

Les nanoparticules brisent la plaque dentaire grâce à un mécanisme antibiofilm unique activé par le pH.

« Il présente une propriété intrigante semblable à une enzyme grâce à laquelle l'activité catalytique est considérablement améliorée à un pH acide mais est « éteinte » dans des conditions de pH neutre, " dit Koo, professeur au département d'orthodontie de Penn Dental Medicine et dans les divisions de dentisterie pédiatrique et de santé bucco-dentaire communautaire. « Les nanoparticules agissent comme une peroxydase, activer le peroxyde d'hydrogène, un antiseptique couramment utilisé, générer des radicaux libres qui démantèlent et tuent puissamment les biofilms dans des conditions acides pathologiques mais pas à pH physiologique, fournissant ainsi un effet ciblé."

Parce que la plaque causant les caries est très acide, la nouvelle thérapie est capable de cibler avec précision les zones des dents abritant des biofilms pathogènes sans endommager les tissus buccaux environnants ou le microbiote.

La nanoparticule contenant du fer utilisée dans les expériences, ferumoxytol, est déjà approuvé par la FDA pour traiter la carence en fer, une indication prometteuse qu'une application topique de la même nanoparticule, utilisé à une concentration plusieurs centaines de fois inférieure, serait également sans danger pour l'homme.

Bien que certains scientifiques se soient demandé si les revêtements utilisés sur le ferumoxytol et d'autres nanoparticules utilisées pour des applications médicales les rendraient catalytiquement inertes, Koo, Liu, et Cormode ont démontré qu'ils maintenaient une activité de type peroxydase, activer le peroxyde d'hydrogène.

Après avoir testé la combinaison ferumoxytol-peroxyde d'hydrogène sur un matériau semblable à de l'émail dentaire, l'équipe est passée à une configuration expérimentale qui reproduisait plus fidèlement les conditions de la bouche humaine.

« Nous avons utilisé des échantillons de plaque provenant de sujets atteints de caries pour reconstruire ces biofilms hautement pathogènes sur un véritable émail dentaire humain, " dit Koo. " Cette simulation a montré que notre traitement non seulement perturbe le biofilm, mais empêche également la destruction minérale de la surface de la dent. Cela a fourni des preuves très solides que cela pourrait fonctionner in vivo. »

D'autres études dans un modèle de rongeur qui reflète étroitement les stades de développement des caries chez l'homme ont montré que des rinçages deux fois par jour au ferumoxytol et au peroxyde d'hydrogène réduisaient considérablement la gravité des caries sur toutes les surfaces des dents et bloquaient également complètement la formation de cavités dans l'émail.

Comme preuve supplémentaire de l'effet ciblé du traitement, les chercheurs n'ont trouvé aucun changement significatif dans la diversité des microbes dans la bouche après le traitement et n'ont trouvé aucun signe de lésion tissulaire.

"Cette thérapie ne tue pas les micro-organismes sans discernement, " Koo dit, "mais elle n'agit plutôt que là où se développe le biofilm pathologique. Une approche thérapeutique aussi précise peut cibler les sites malades sans perturber l'équilibre écologique du microbiote buccal, ce qui est essentiel pour une bouche saine, tout en évitant l'infection par des agents pathogènes opportunistes."

L'incorporation de nanoparticules dans un bain de bouche ou un dentifrice pourrait être un moyen rentable d'améliorer considérablement leur efficacité, dit Koo. Beaucoup de ces produits contiennent déjà du peroxyde d'hydrogène et ne nécessiteraient que l'ajout d'une petite quantité de nanoparticules relativement peu coûteuses. Avec des preuves soutenant cette approche à la fois dans un modèle animal et dans un modèle humain de carie dentaire, l'équipe de recherche travaille activement à tester son efficacité clinique.