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Nov 30, 2023

Batteria indossabile

npj Electrical Electronics volume 6, Numero articolo: 49 (2022) Cita questo articolo 6215 Accessi 16 Citazioni 8 Altmetric Metrics dettagli Carie dentale causata dalla disbiosi del microbioma orale con il

npj Electrical Electronics volume 6, numero articolo: 49 (2022) Citare questo articolo

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La carie dentale causata dalla disbiosi del microbioma orale con aumento di batteri acidogeni è la malattia non trasmissibile più diffusa a livello mondiale. La prevenzione precoce e il trattamento tempestivo con fluoro sono fondamentali per la gestione delle lesioni carie. Qui, per affrontare le sfide del rilevamento in situ e della somministrazione di farmaci topici all'interno della cavità orale, è stato sviluppato un sistema di cerotti dentali miniaturizzato, privo di batterie e indossabile per il monitoraggio del microambiente e il trattamento controllato del fluoro. Con l'integrazione della comunicazione a campo vicino, il patch dentale realizza la raccolta di energia wireless e la trasmissione dei dati con terminali mobili come gli smartphone se fissato in modo conforme alla superficie del dente. Il microambiente acido causato dal metabolismo batterico viene rilevato elettrochimicamente, mentre i fluoruri possono essere erogati localmente dall'elettrodo di somministrazione del farmaco a reazione elettrica per il trattamento su richiesta. Essendo un'elettronica flessibile armata fino ai denti, questo sistema indossabile teranostico intraorale fornisce una piattaforma stimolante per il monitoraggio presso il punto di cura e il trattamento della carie dentale e delle malattie orali.

Il microbioma che colonizza diverse parti del corpo è strettamente correlato alla salute, il cui metabolismo interagisce dinamicamente con l'ospite attraverso il microambiente1. Il microbioma orale è una delle comunità microbiche più grandi del corpo, che può portare a malattie orali o sistemiche quando si verifica la disbiosi2. La carie dentale è la malattia non trasmissibile più diffusa al mondo, causata dall’aumento del microbioma cariogeno nella cavità orale. Si stima che la carie dei denti permanenti colpisca 2,3 miliardi di persone, con una prevalenza globale del 35% per tutte le età3,4. Nonostante la carie dentale sia riconosciuta come una sfida globale per la salute pubblica, viene ancora trascurata nella gestione della salute orale personale. Spesso è nascosto e non provoca dolore o disagio durante la progressione della malattia. Il forte mal di denti percepibile si verifica solo quando la carie si estende fino a coinvolgere la polpa dentale, il che può portare a infezioni, sepsi e persino alla perdita dei denti5. Tali danni permanenti ai denti richiedono trattamenti che includono la rimozione del tessuto dentale malato e il posizionamento dell'otturazione. Al contrario, la lesione in fase iniziale può essere facilmente arrestata e invertita con l’esposizione topica ai fluoruri. Sfortunatamente, gli interventi chirurgici dopo la formazione della cavità rimangono la principale strategia clinica per la gestione della carie, poiché i primi cambiamenti dello smalto dentale non sono rilevabili con la tradizionale ispezione visiva clinica e la radiografia dentale6. Pertanto, lo sviluppo di un sistema di rilevamento presso il punto di cura con elevata sensibilità integrato con la terapia è altamente auspicabile per la prevenzione precoce e il trattamento tempestivo della carie dentale.

La lesione della carie è indotta dalla disbiosi topica del microbioma orale sulla superficie del dente. I batteri acidogeni e aciduri si accumulano nel microambiente e digeriscono i carboidrati fermentabili in metaboliti acidi, che nel tempo demineralizzano parzialmente lo smalto dei denti7,8. Il test di attività della carie è stato sviluppato per la valutazione clinica della capacità acidogenica del microbioma prelevato dal dente mediante coltura in vitro9, ma richiede molto tempo e non riesce a fornire informazioni sulle condizioni orali in tempo reale. Il monitoraggio in situ del microambiente topico sulla superficie del dente è auspicabile per l'indicazione del processo dinamico di demineralizzazione che è invisibile alla vista. Recentemente, il boom dell’elettronica flessibile ha fortemente promosso lo sviluppo di dispositivi indossabili10,11,12,13. Integrati con sensori elettrochimici, sono stati applicati per l'analisi continua di molecole metaboliche nei biofluidi, che offrono promettenti opportunità per il monitoraggio delle fluttuazioni del microambiente orale. Sono stati fatti tentativi per il rilevamento elettrochimico indossabile intraorale fissando il dispositivo sul paradenti14,15. Tuttavia, il sistema ingombrante dovuto alla batteria rigida agli ioni di litio e al modulo di trasmissione dati limita inevitabilmente l'ulteriore miniaturizzazione e flessibilità del dispositivo, il che influisce sul comfort e non è in grado di realizzare l'analisi topica del microambiente orale. In alternativa, la tecnologia Near Field Communication (NFC) è emersa come scelta di raccolta di energia per dispositivi indossabili miniaturizzati e flessibili, consentendo la trasmissione simultanea di dati ed energia tramite accoppiamento induttivo16,17. Pertanto, un sistema elettronico indossabile conforme che comprende NFC e il sensore elettrochimico a basso consumo energetico funge da soluzione ideale per il monitoraggio del microambiente in situ nella cavità orale.