Resina acrílica que contiene silicato de metacriloxi de amonio cuaternario

Existe una creciente demanda de atención de ortodoncia en todo el mundo. En los Estados Unidos, aproximadamente una quinta parte de los adolescentes y adolescentes, y hasta el 1% de los adultos jóvenes reciben algún tipo de tratamiento de ortodoncia. Uno de los mayores desafíos en el tratamiento de ortodoncia es la estabilidad a largo plazo; Se requieren retenedores removibles y fijos para estabilizar la dentición alineada y prevenir la recaída posterior al tratamiento. La mayoría de los retenedores removibles están construidos con metacrilatos de polimetilo (PMMA), que se sujetan con ganchos de metal alrededor de los dientes posteriores. Debido a que los retenedores removibles se usan en un ambiente intraoral húmedo con pH fluctuante durante al menos un año, las bacterias y los hongos pueden acumularse sobre o dentro de los retenedores en forma de biopelículas de placas de múltiples especies que actúan como reservorios de estos microorganismos. Esto puede resultar en una mayor incidencia de caries dental proximal o candidiasis oral. Además, se han identificado otros patógenos oportunistas, como el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, en los retenedores de ortodoncia, que pueden conducir potencialmente a una infección local o sistémica, particularmente en pacientes de ortodoncia con trastornos médicos complicados. Para pacientes adultos, los microorganismos orales derivados de aparatos acrílicos removibles han sido implicados en endocarditis bacteriana, neumonía, enfermedad pulmonar obstructiva crónica e infección gastrointestinal. La producción de compuestos odoríferos volátiles por parte de los microorganismos colonizados también contribuye a la halitosis, que afecta la comunicación y el bienestar psicológico de una persona.

La acumulación de biopelícula de placa microbiana en aparatos de ortodoncia removibles y retenedores generalmente se controla por medios mecánicos y químicos. A pesar de su eficacia, estos procedimientos exigen un cumplimiento estricto por parte del paciente, lo que puede no ser fácil de lograr en personas con destreza restringida. Por lo tanto, es muy deseable la incorporación de actividad antimicrobiana en la resina acrílica de ortodoncia para lograr la reducción del biofilm de la placa. Los enfoques antimicrobianos convencionales basados ​​en PMMA se basan en la lixiviación de agentes antimicrobianos de pequeña masa molecular (p. clorhexidina) en el medio intraoral, aplicación de un recubrimiento antimicrobiano en la superficie del material o incorporación de nanopartículas de plata antibacterianas en la resina de PMMA. Los polímeros antimicrobianos se están convirtiendo rápidamente en una nueva clase de biomateriales que se pueden funcionalizar y unir a los materiales y matar microbios sin liberar los biocidas. Para los metacrilatos, se han creado polímeros de PMMA aniónicos y fosfatados que pueden copolimerizarse con PMMA para crear resinas acrílicas con propiedades antimicrobianas permanentes y no lixiviantes.

Los polímeros catiónicos que contienen grupos de amonio cuaternario y fosfonio poseen actividades antimicrobianas que matan por contacto. Se ha sintetizado una molécula catiónica de metacriloxisilicato de amonio cuaternario (QAMS) antimicrobiana y antifúngica mediante una reacción sol-gel entre un tetraalcoxisilano y dos trialcoxisilanos. Con un grupo funcional metacriloxi y una larga cadena de carbono C-18, la molécula QAMS es soluble en monómero MMA y se ha incorporado a la resina acrílica de ortodoncia PMMA. La resina acrílica copolimerizada con QAMS demostró una resistencia a la fractura mejorada sin afectar negativamente el módulo de flexión y la resistencia del acrílico de ortodoncia. En estudios in vitro anteriores, se descubrió que las resinas acrílicas de ortodoncia que contenían 4-6 % de QAMS poseían propiedades antimicrobianas in vitro de difusión inmediata y eliminación por contacto cuando se probaron con Streptococcus mutans, Actinomyces naeslundii y Candida albicans. Para investigar la durabilidad antimicrobiana de la resina acrílica que contiene QAMS, las muestras se envejecieron en agua durante 3 meses antes de evaluar sus actividades antimicrobianas. Incluso después de 3 meses de envejecimiento en agua en los que cualquier efecto residual de destrucción por difusión se habría eliminado por completo, la resina acrílica de ortodoncia que contenía QAMS todavía poseía actividades antimicrobianas contra biopelículas de una sola especie generadas por los tres microbios. Los polímeros antimicrobianos diseñados para aplicaciones biomédicas también deben ser mínimamente citotóxicos para los tejidos del huésped. En un estudio anterior, se examinó la viabilidad de una línea celular similar a odontoblastos derivada de la papila dental de ratón exponiendo estas células a resina acrílica de ortodoncia que contiene QAMS. Los resultados de los ensayos de viabilidad celular indicaron que la resina acrílica de ortodoncia que contiene QAMS es relativamente no citotóxica. El acrílico de ortodoncia que contiene QAMS ha recibido la autorización 510(K) para su comercialización por parte de la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA). Sin embargo, faltan ensayos clínicos que demuestren el potencial antimicrobiano in vivo del acrílico de ortodoncia que contiene QAMS en biopelículas de múltiples especies.

Aunque se han desarrollado varios modelos de biopelículas orales de múltiples especies y han contribuido a la comprensión de la adhesión microbiana intraoral y la formación de biopelículas, estos modelos tienen inconvenientes porque es poco probable que repliquen la variabilidad y la dinámica in vivo de las biopelículas de placa. Además de las diferencias en las características estructurales entre las biopelículas in vitro e in vivo, la presencia de defensas del huésped, como los péptidos antimicrobianos derivados de la saliva, rara vez se tiene en cuenta en los modelos de biopelículas multiespecíficas in vitro. Se han identificado más de 600 especies microbianas en la microflora oral humana, de las cuales aproximadamente 280 especies se han aislado en cultivo. Por lo tanto, los perfiles de biopelícula de placa son únicos entre los individuos, siendo modulados por diferentes factores ambientales, así como por señales de detección de quórum variables derivadas de microorganismos adyacentes. Estos factores de confusión pueden atenuar la eficacia de los polímeros antimicrobianos in vivo. En consecuencia, el objetivo del presente ensayo clínico aleatorizado fue determinar la eficacia antimicrobiana in vivo del acrílico de ortodoncia que contiene QAMS aprobado por la FDA mediante el uso de retenedores Hawley extraíbles hechos a medida que los sujetos reclutados usaron intraoralmente para crear 48 horas multi- especies de biopelículas de placa. Debido a la alta variabilidad anticipada en la composición microbiana de las biopelículas de placas individuales, se utilizó un diseño de boca dividida para reducir la variabilidad entre sujetos, y se tomaron procedimientos para minimizar los efectos de arrastre no deseados. La hipótesis nula probada fue que no hay diferencia en las actividades antimicrobianas entre la resina acrílica de ortodoncia sin QAMS y la que contiene QAMS en biopelículas orales cultivadas in vivo en sujetos humanos.