A Novel Injectable Piezoelectric Hydrogel for Periodontal Disease Treatment. (2023)
La enfermedad periodontal es una condición inflamatoria inducida por bacterias, multifactorial, caracterizada por la destrucción progresiva de los tejidos periodontales. El exitoso tratamiento no quirúrgico de la periodontitis requiere tecnologías multifuncionales que ofrezcan terapias antibacterianas y promoción de la regeneración ósea de manera simultánea. En este estudio, se desarrolló por primera vez un hidrogel piezoeléctrico inyectable (PiezoGEL) después de combinar gelatina metacrilato (GelMA) con cargas piezoeléctricas biocompatibles de titanato de bario (BTO) que generan cargas eléctricas cuando son estimuladas por vibraciones biomecánicas (por ejemplo, masticación, movimientos). Aprovechamos los beneficios de los hidrogeles (inyectables, fotoendurecibles, se adaptan a los espacios de bolsillo, biocompatibles) con los efectos bioactivos de las cargas piezoeléctricas. Una exhaustiva caracterización de biomateriales confirmó la exitosa integración de las cargas piezoeléctricas con el hidrogel, su foto-polimerización, inyectabilidad para uso clínico y generación de cargas eléctricas para habilitar efectos bioactivos (antibacterianos y regeneración de tejido óseo). PiezoGEL mostró reducciones significativas en la biomasa de biopelícula patógena (∼41%), actividad metabólica (∼75%), y el número de células viables (∼2-3 log) en comparación con hidrogeles sin cargas BTO in vitro. El análisis molecular relacionó los efectos antibacterianos con la reducción de la adhesión celular (regulación a la baja de porP y fimA) y el aumento del estrés oxidativo (regulación al alza de oxyR). Además, PiezoGEL aumentó significativamente la viabilidad y diferenciación osteogénica de las células madre de médula ósea (BMSC) al regular al alza RUNX2, COL1A1 y ALP. In vivo, PiezoGEL redujo efectivamente la inflamación periodontal y aumentó la regeneración del tejido óseo en comparación con los grupos de control en un modelo de ratones. Los hallazgos de este estudio sugieren que PiezoGEL es un candidato terapéutico prometedor y novedoso para el tratamiento de la enfermedad periodontal de manera no quirúrgica.