Разрез на умния имплант, който съществува като прототип
(снимка: Алберт Ким / Държавен университет в Пенсилвания)
Имплантираните изкуствени зъби са по-дългосрочна алтернатива на протезите, но може да се наложи да бъдат заменени хирургично при хронични инфекции на венците. Затова учените работят върху създаването на по-добър имплант: той генерира електричество чрез движенията на устата, за да лекува възпаления на венците.
Разработката е на главния асистент Геелсу Хванг и негови колеги от Държавния университет в Пенсилвания, съобщи NewAtlas. Имплантът се състои от естествено изглеждащ изкуствен зъб (коронка), вътре в който има стоманено тяло, което включва токоизправител, батерия и пръстен от светодиоди, работещи в спектър, близък до инфрачервения, разположени около основата. Тази основа излиза отдолу на короната и се закрепва с винт към челюстната кост на пациента.
В коронката се влагат наночастици от неорганично съединение, наречено бариев титанат. Това е пиезоелектричен материал, което означава, че генерира електрически заряд в отговор на механично напрежение.
Би трябвало движенията – например при дъвчене – да са достатъчни за генерирането на електрически заряд, който може да се съхранява в батерията. След това тази батерия периодично захранва микро-светодиодите, така че те да облъчват околната тъкан на венците. По-ранни проучвания показват, че подобно терапевтично излагане на светлина – известно като фототерапия – може да помогне за намаляване на възпалението и ускоряване на заздравяването на тъканите на венците, увредени от инфекции.
Освен това лабораторните тестове на екипа показват, че отрицателният повърхностен заряд на частиците бариев титанат отблъсква отрицателно заредените клетъчни стени на оралните бактерии Streptococcus mutans. Това означава, че бактериите не могат да се прилепват към короната и да образуват онзи биофилм, който познаваме като плака – като по този начин се намалява вероятността от възникване на инфекции.
Университетът твърди, че композитът с наночастици, от който се изработва имплантируемият зъб, запазва своя пиезоелектричен ефект в продължение на дълго време, издържайки множество тестове. Той също така предлага механична якост, подобна на тази на съществуващите зъбни композити, а наночастиците от бариев титанат не „изтичат“ и не увреждат здравата тъкан на венците.
Изследването е описано в документ, публикуван наскоро в списанието ACS Applied Materials & Interfaces, заедно със статия, публикувана миналата година в Advanced Healthcare Materials.