Valutazione antimicrobica e meccanica della cellulosa

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13428 (2023) Citare questo articolo

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Controllare la formazione del biofilm nella cavità orale durante i trattamenti ortodontici è fondamentale. Pertanto, le superfici antimicrobiche per apparecchi dentali invisibili interessano sia i terapisti che i pazienti. Qui presentiamo un materiale termoformabile a base di cellulosa utilizzato per apparecchi ortodontici invisibili che può essere caricato con oli essenziali (EO) con proprietà antibatteriche e antifungine. Ipotizziamo che questo materiale possa assorbire e rilasciare OE, fornendo così un effetto antimicrobico senza compromettere la sicurezza e le proprietà meccaniche necessarie per gli apparecchi dentali invisibili. Analisi microbiologiche convenzionali e microcalorimetria isotermica hanno rivelato che il materiale termoformabile caricato con oli essenziali ha ritardato significativamente la formazione del biofilm di streptococchi orali (S. mutans e S. mitis) in condizioni statiche (p < 0,05) e durante la simulazione del flusso di saliva (p < 0,05) . Inoltre, i test di citotossicità (ISO 10993-5) hanno rivelato che il materiale caricato è ben tollerato dai fibroblasti gengivali umani. Infine, il carico con agenti antibatterici non ha alterato significativamente le proprietà meccaniche e la stabilità del materiale (forza iniziale (p = 0,916); stress iniziale (p = 0,465)). Rispetto ai materiali standard per allineatori trasparenti, questo materiale offre una trasmissione affidabile delle forze per i trattamenti ortodontici. Inoltre, questo approccio mostra il potenziale per fungere da piattaforma di somministrazione orale di farmaci per più composti.

La salute orale è spesso data per scontata, tuttavia, le infiammazioni orali rimangono comuni e possono portare ad altre malattie tra cui malattie cardiache, diabete e disturbi neurologici come l'Alzheimer1,2. Una buona salute orale è associata a una buona salute generale e potrebbe anche essere collegata a un ridotto rischio di infezioni virali gravi come COVID-193. L’aumento delle spese a livello mondiale per trattamenti di carie, infiammazioni gengivali o malattie perimplantari comporta enormi oneri finanziari per le famiglie e le assicurazioni4. Inoltre, con il crescente numero di trattamenti ortodontici, l’igiene orale assume un’importanza ancora maggiore. Di conseguenza, l’interesse per le superfici antimicrobiche per dispositivi come attacchi ortodontici, impianti o apparecchi dentali invisibili è attualmente in aumento nella comunità dell’igiene orale. Uno studio recente ha dimostrato che dopo 6 mesi, il 10% dei pazienti con allineatori trasparenti e il 13,3% dei pazienti con posizionatori rimovibili erano a rischio di sviluppo di carie a causa della colonizzazione degli allineatori da parte di Streptococcus mutans. Questa percentuale è aumentata fino a circa il 40% nei pazienti con apparecchi multibrackets fissi. Pertanto, il materiale dentale antimicrobico sarebbe particolarmente vantaggioso per i pazienti5.

Per ottenere tale materiale antimicrobico, gli oli essenziali (EO) potrebbero essere particolarmente utili. Gli OE sono sostanze liquide e volatili estratte dalle piante. Molti di questi componenti interagiscono con la membrana cellulare dei batteri a causa della loro natura idrofobica, rendendo la cellula più permeabile e portando potenzialmente alla morte cellulare. È stato dimostrato che gli OE hanno proprietà antifungine, antibatteriche, antivirali e insetticide6,7,8,9. Inoltre, gli OE mostrano un basso livello di resistenza antimicrobica e un ampio spettro di attività antimicrobica10,11. Tra gli oli essenziali, la cannella ricopre un ruolo importante per le sue proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, antidiabetiche, antimicrobiche, antitumorali e ipolipemizzanti. La principale molecola bioattiva nell'olio di cannella è la cinnamaldeide, riconosciuta come sicura e non tossica dalla FDA (21 CFR182.6)8. Per quanto riguarda le applicazioni dentali, la cinnamaldeide ha mostrato una bassa citotossicità contro le cellule fibroblastiche12 e né l'olio di cannella né la cinnamaldeide sono considerati un allergene intraorale poiché sono stati descritti solo rari casi di dermatite allergica da contatto. Pertanto, viene spesso utilizzato come aroma per vari tipi di dentifricio, dove l'olio di cannella e la cinnamaldeide hanno inoltre mostrato effetti antimicrobici13,14. Non è stato dimostrato che la cinnamaldeide abbia un impatto sulla soglia del dolore freddo; tuttavia, è stato dimostrato che abbassa la soglia del dolore meccanico15. La cinnamaldeide e gli oli di cannella sono efficaci contro i batteri colonizzatori precoci e che causano la carie S. mutans12,13,16,17,18, Porphyromonas gingivalis19 che causa malattie parodontali e le specie Candida che potenzialmente portano a stomatite indotta dai denti20,21. Inoltre, l'estratto di cannella in un collutorio ha mostrato una diminuzione dei punteggi di placca e gengivali22. Infine, gli oli di cannella e la cinnamaldeide hanno una buona compatibilità con altri antimicrobici come l'eugenolo e gli acidi organici con conseguenti effetti antibatterici additivi o sinergici23,24.