Revestimento inteligente/responsivo direcionado ao tratamento da peri-implantite: validação de revestimento antibacteriano em modelo animal - Andrade, Maria Eduarda Fiorentino Ferreira de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
A peri-implantite, como uma inflamação dos tecidos peri-implantares, tem mostrado valores de prevalência alarmantes, com medidas de tratamentos cirúrgicos e não-cirúrgicos incapazes de conter sua progressão. Recentemente, nosso grupo de pesquisa desenvolveu e estabeleceu um novo revestimento antimicrobiano sobre superfícies de titânio (Ti) por meio do sistema camada por camada (LbL) e sintetizou um novo complexo com a tetraciclina (TC) associada à beta ciclodextrina aniônica (βCD) para melhor controlar a concentração de droga liberada de dentro das multicamadas funcionais. No estudo em questão, aprimoramos a função do revestimento antimicrobiano com a construção de um filme responsivo e sensível ao pH, à base de polimetilmetacrilato (PMAA), sobre o sistema para reduzir a concentração da droga liberada, sobretudo, nos primeiros dias, reduzindo desta forma a citotoxidade por contato e mantendo, de forma concomitante, a atividade antimicrobiana do revestimento. A atividade antimicrobiana do novo sistema (LbL/TCβCD/PMAA) foi confirmada em estudos anteriores, mas com a limitação de um estudo laboratorial. Aqui, propomos investigar a aplicabilidade do LbL/TCβCD/PMAA, validando a capacidade antimicrobiana do sistema em um organismo vertebrado. Para isso, desenvolvemos um modelo de infecção para implantes em tecido subcutâneo e estabelecemos o tempo de formação de biofilme de 48 h utilizando, para esse fim, uma comunidade polimicrobiana advinda de saliva de pacientes diagnosticados com peri-implantite. Na sequência, discos controle (Ti) e experimentais (LbL/TCβCD e LbL/TCβCD/PMAA), contaminados com a cultura descrita acima, foram inseridos no dorso de ratos e a avaliação clínica, e análises microbiológicas e histológicas, realizadas após 1 e 7 dias da implantação. Do ponto de vista clínico, para ambos os períodos, o processo inflamatório como consequência da contaminação foi evidente nos discos controle, com presença de secreção purulenta na sutura. Por outro lado, nos discos experimentais, o tecido se apresentou com ausência de características inflamatórias. As informações clínicas foram consistentes com os dados quantitativos microbiológicos, com os grupos: LbL/TCβCD e LbL/TCβCD/PMAA apresentando uma redução de mais de de 3 log10 do número de colônias viáveis em relação ao controle, para ambos os tempos avaliados. As imagens de microscopia confocal confirmaram os resultados acima e demonstraram claramente a atividade microbicida do sistema na presença do filme responsivo à base de PMAA (LbL/TCβCD/PMAA) representada pela marcação vermelha do biofilme crescido acima. Subsequentemente, análises histológias e imunológicas serão ainda realizadas para legitimar a funcionalidade do sistema. Como etapa sequencial, buscaremos avançar para aplicabilidade clínica com foco inicial direcionado à simplificação na construção do sistema, por meio de estratégias automatizadas na montagem do LbL.

Peri-implantitis, as an inflammation of peri-implant tissues, has shown alarming prevalence rates, with surgical and non-surgical treatment measures unable to contain its progression. Recently, our research group developed and established a novel antimicrobial coating on titanium (Ti) surfaces through the layer-by-layer (LbL) system and synthesized a new complex with tetracycline (TC) associated with anionic beta cyclodextrin (βCD) to better control the concentration of the drug released from within the functional multilayers. Here, we improved the function of the antimicrobial coating with the construction of a pH-responsive film, based on polymethyl methacrylate (PMAA), on the LbL/TCβCD system to reduce the burst release, reduce surface cytotoxicity, and maintain the antimicrobial activity of the theLbL/TCβCD system. The antimicrobial activity of the coating (LbL/TCβCD/PMAA) was confirmed in previous in vitro experiments. Next, to ensure a more comprehensive understanding of the LbL/TCβCD/PMAA, we confirmed its antimicrobial capacity in an in vivo tissue model for implant-related infection developed by our research group. We first established a biofilm formation time of 48 h with polymicrobial community from the saliva of patients diagnosed with peri-implantitis. Subsequently, control (Ti) and experimental discs (LbL/TCβCD and LbL/TCβCD/PMAA), contaminated with the culture described above, were inserted in the subcutaneous connective tissue of Wistar rats and the clinical evaluation, microbiological and histological analyzes, were carried out at 1 and 7 days of implantation. From a clinical point of view, for both periods, the inflammatory process as a consequence of contamination was evident in the control discs, with the presence of purulent secretion around the suture. On the other hand, in the experimental discs, tissue no longer experiencing an inflammatory response. Consistently with the clinical information, quantitative data demonstrated a strong antimicrobial effect of the experimental groups: LbL/TCβCD and LbL/TCβCD/PMAA, with more than 3 log10 reduction of bacterial growth in comparison to the control Ti discs, for both time points evaluated. Qualitative assessment of the attached biofilm via confocal microscopy confirmed that the LbL/TCβCD/PMAA discs amassed considerably less and dead bacteria, represented by red color, compared to their Ti counterparts. Subsequently, histological and immunological analyzes will be carried out to legitimize the functionality of the system. As a sequential step, we will seek to advance towards clinical applicability with an initial focus directed at simplifying the construction of the system, through automated strategies in the assembly of the LbL.
Smart/responsive coating for peri-implantitis treatment: antibacterial coating validation in animal model
Keywords: Peri-implantite; Sistemas de distribuição de medicamentos; Polimetil metacrilato; Experimentação animal; Peri-implantitis