Tandläkare förlitar sig på kompositmaterial för att utföra restaurerande procedurer, som att fylla håligheter. Men dessa material, som tandemalj, kan vara sårbar för tillväxt av plack, den klibbiga biofilmen som leder till karies.

I en ny studie, forskare från University of Pennsylvania utvärderade ett nytt dentalt material bundna med en antimikrobiell förening som inte bara kan döda bakterier utan också kan motstå tillväxt av biofilm. Dessutom, till skillnad från vissa droginfunderade material, det är effektivt med minimal toxicitet för den omgivande vävnaden, eftersom den innehåller en låg dos av det antimikrobiella medlet som bara dödar de bakterier som kommer i kontakt med det.

"Dentala biomaterial som dessa, " sa Geelsu Hwang, forskarassistent vid Penns School of Dental Medicine, "måste uppnå två mål:för det första, de borde döda patogena mikrober effektivt, och, andra, de måste tåla svår mekanisk påfrestning, som händer när vi biter och tuggar. Många produkter behöver stora mängder antimikrobiella medel för att maximera dödande effekt, som kan försvaga de mekaniska egenskaperna och vara giftigt för vävnader, men vi visade att detta material har enastående mekaniska egenskaper och långvariga antibiofilmaktiviteter utan cytotoxicitet."

Hwang samarbetade i studien, som publicerades i tidskriften ACS tillämpade material och gränssnitt , med Penn Dental Medicine professor Hyun (Michel) Koo och Bernard Koltisko och Xiaoming Jin från Dentsply Sirona.

Det nyutvecklade materialet består av ett harts inbäddat med det antibakteriella medlet imidazolium. Till skillnad från vissa traditionella biomaterial, som långsamt frisätter ett läkemedel, detta material är icke urlakningsbart, och dödar därigenom bara mikrober som rör vid den.

"Detta kan minska sannolikheten för antimikrobiell resistens, " sa Hwang.

Hwang och kollegor sätter materialet igenom dess takt, testa dess förmåga att döda mikrober, för att förhindra tillväxt av biofilmer och för att motstå mekanisk påfrestning.

Deras resultat visade att det var effektivt för att döda bakterieceller vid kontakt, allvarligt stör biofilms förmåga att växa på dess yta. Endast försumbara mängder biofilmmatris, limmet som håller ihop kluster av bakterier, kunde ackumuleras på experimentmaterialet, i motsats till ett kontrollkompositmaterial, som visade en stadig ackumulering av klibbig biofilmmatris över tiden.

Sedan, teamet bedömde hur mycket skjuvkraft som krävdes för att ta bort biofilmen på experimentmaterialet. Medan den minsta kraften tog bort nästan all biofilm från experimentmaterialet, till och med en fyra gånger så stark kraft var oförmögen att ta bort biofilmen från kontrollkompositmaterialet.

"Kraften som motsvarar att dricka vatten kan enkelt ta bort biofilmen från detta material, " sa Hwang.

Hwang, som har en ingenjörsbakgrund, har välkomnat möjligheten att tillämpa sin unika expertis på problem inom dentalområdet. Blickar framåt, han ser fram emot ytterligare möjligheter att utveckla och testa innovativa produkter för att bevara och återställa munhälsan.