Revestimentos responsivos para o combate de infecções em implantes percutâneos: contextualizando conceitos para o desenvolvimento de um novo biomaterial - Pereira, Marta Maria Alves [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
Infecções associadas à implantes percutâneos, como a doença peri-implantar, surgem como uma prevalente complicação biológica tardia que quando progride pode levar à perda de osso ao redor dos implantes e consequentemente, à falha na reabilitação. Com a proposta de discutir desde os procedimentos clínicos atuais, a contextualização de conceitos até o desenvolvimento de um novo biomaterial para combater a infecção já estabelecida, aqui, apresentamos cinco publicações que convergem para propostas complementares. O primeiro artigo, se refere a apresentação clínica de uma sequência de procedimentos para tratar a peri-implantite em paciente susceptível com controle de 9 anos. Na sequência, analisamos e discutimos as razões para a discrepância entre o elevado número de trabalhos na área de desenvolvimento de materiais versus a estagnação de um produto comercial. Neste artigo, concluímos que de um total de 1.777 estudos dentro do tópico, mais de 80% dos estudos ainda se encontram na fase laboratorial, in vitro. A discrepância entre o número de estudos publicados revela claramente que as investigações pré-clínicas ainda enfrentam vários desafios a superar antes de avançar para um cenário clínico. Na Publicação 3, nos preocupamos em conceituar a tríade necessária para o sucesso do desenvolvimento de um biomaterial nesta área: doença, proposta e partes do implante, contextualizando os conceitos de prevenção e tratamento em diferentes categorias. Na sequência, exploramos os conceitos químicos e efeitos biológicos da estratégia de liberação controlada de droga por meio da construção de multicamadas responsivas (LbL) sobre superfícies de pilares de implantes para tratamento da peri-implantite. Por fim, o último artigo se refere ao desenvolvimento de um novo material responsivo ao pH, à base poli(ácido metacrílico) (PMAA), sobre um revestimento antimicrobiano para superfícies de pilares de implantes. Do ponto de vista clínico, a ideia seria substituir o pilar parafusado por um produto revestido, para atuar de forma complementar nas intervenções atuais, no tratamento da doença já instalada. Caracterizações detalhadas sobre o material foram realizadas por meio de técnicas qualitativas e quantitativas. Do ponto de vista comercial, o filme se apresentou viável pela facilidade de preparo e espessura em escala nanométrica que não comprometeria a função do componente em contato com o tecido mole. O filme a base de PMAA também não interferiu nas propriedades físico-químicas requeridas para tais estruturas (pilares) e não interferiu na atividade antimicrobiana do sistema de liberação de drogas. Convenientemente, o filme também estimulou o prolongamento da membrana plasmática de células epiteliais demonstrando capacidade adesiva. Estudos in vivo validaram a biocompatibilidade dos materiais e confirmou a relevância dos reagentes para estimular a produção de colágeno no tecido ao redor. Os resultados do conjunto de publicações destacam o progresso concomitante aos desafios ainda presentes para viabilizar estudos em humanos. Contudo, mesmo diante de dados promissores, é preciso intensificar as pesquisas ainda na fase pré-clínica para estender o efeito antimicrobiano do sistema e garantir a integração do tecido mole nos pilares revestidos como uma estratégia indireta para aumentar a resistência do tecido mole à resposta inflamatória.

Infections associated with percutaneous implants, such as peri-implant disease, are a prevalent late-stage biological complication that, if left untreated, can lead to bone loss around the implants and ultimately compromise rehabilitation success. In this context, we present a comprehensive discussion that spans current clinical procedures, the conceptual framework, and the development of an innovative biomaterial to address established infections, consolidated into five interrelated publications. The first article details a clinical sequence of procedures used to treat peri-implantitis in a susceptible patient, with a follow-up over nine years. Following this, we analyze the discrepancy between the high volume of research in material development and the stagnation in the emergence of commercial products. Our findings indicate that, out of 1,777 studies on this topic, over 80% remain in the in vitro laboratory phase, highlighting the challenges that preclinical investigations face before transitioning to clinical applications. In the third publication, we focus on defining the essential triad for a successful biomaterial development in this field: disease understanding, proposed interventions, and implant components, contextualizing concepts of prevention and treatment across different categories. Subsequently, we delve into the chemical principles and biological effects of a controlled drug release strategy via the construction of responsive multilayers (LbL) on implant abutment surfaces for peri-implantitis treatment. Finally, the fifth article discusses the development of a novel pH-responsive material based on poly(methacrylic acid) (PMAA) as an antimicrobial coating for implant abutment surfaces. Clinically, this material aims to replace the screw-retained abutment with a coated product to complement existing interventions in treating established disease. Detailed material characterization was performed using both qualitative and quantitative techniques. From a commercial perspective, the film demonstrated viability due to its easy preparation and nanoscale thickness, which would not compromise the component's function in contact with soft tissue. The PMAA-based film did not alter the physicochemical properties required for these structures (abutments) nor affect the drug delivery system's antimicrobial activity. Conveniently, it also promoted the extension of epithelial cell plasma membranes, indicating adhesive capability. In vivo studies also validated the biocompatibility of the materials and confirmed the importance of reagents in stimulating collagen production in the surrounding tissue. The collective findings from these publications highlight the concurrent progress and challenges that remain in facilitating human studies. Despite promising data, further preclinical research is essential to extend the antimicrobial effect of the system and ensure soft tissue integration with the coated abutments as an indirect strategy to enhance soft tissue resistance to inflammatory responses.
Responsive coatings to combat infections in percutaneous implants: contextualizing concepts for the development of a new biomaterial
Keywords: Sistemas de liberação de medicamentos; Nanopartículas em multicamadas; Implantes dentários; Polieletrólitos; Drug delivery systems; Layer-by-layer nanoparticles; Dental implants; Polyelectrolytes