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Odontología

Sonrisa limpia

Avanzan los estudios para el uso de LED contra bacterias y hongos

Arriba, LED para El interior de boca; Abajo, platôs con microorganismos para estudios acerca luz

Eduardo Cesar Arriba, LED para El interior de boca; Abajo, platôs con microorganismos para estudios acerca luzEduardo Cesar

El uso de LEDs para destruir bacterias y hongos nocivos a la salud bucal podrá estar disponible en Brasil dentro de poco tiempo. Se está finalizando un estudio, en el que participan una serie de instituciones del país, liderado por el físico Vanderlei Salvador Bagnato, profesor del Instituto de Física de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IFSC-USP), en colaboración con la empresa Gnatus, de Ribeirão Preto, productora de equipamientos médicos y odontológicos. Desde 2009, el equipo de Bagnato desarrolla estudios para crear y probar un tratamiento de descontaminación oral, usando una técnica llamada de fototerapia dinámica (TFD o PDT, del inglés photodynamic therapy). El mismo procedimiento ya se usa experimentalmente para otros fines, como en lesiones en partes externas del cuerpo, en el tratamiento de enfermedades de cáncer de piel y leishmaniosis, además de quemaduras.

Hasta comienzos del siglo pasado, el hombre tenía pocas armas para defenderse de hongos y bacterias, a no ser su propio sistema inmunológico, que en la mayoría de los casos no conseguía salir victorioso. La situación empezó a cambiar en 1928, cuando el bacteriólogo escocés Alexander Fleming descubrió la penicilina, el primer antibiótico, que pasó a ser un medicamento a partir de 1941. Parecía que la humanidad había vencido. Se engañó. Las bacterias se mostraron un enemigo más poderoso de lo que se pensaba. A cada nuevo antibiótico, ellas crean resistencias. Hoy existen superbacterias, inmunes a los más poderosos medicamentos. Es entonces cuando entra la terapia fotodinámica, que consiste en el uso de la luz, de láseres o diodos emisores de luz (LED, la sigla en inglés),  para matar microorganismos. En el caso del equipo de Bagnato, los estudios odontológicos se están haciendo con la luz emitida por LEDs.

La técnica es relativamente simple. El primer paso es aplicar en la región infectada una sustancia fotosensibilizadora, normalmente en forma líquida, y dejarla actuar por algunos minutos. Durante ese tiempo, los microorganismos la van absorbiendo o se adhiere a la membrana su externa. Enseguida, se ilumina el lugar con una luz de color azul o rojo, por ejemplo, con precisión en la longitud de onda electromagnética que ella representa, más adecuada para cada caso, y que sirve para excitar las moléculas del fotosensibilizador y reaccionar con el oxígeno presente en aquel medio o microorganismo. En esa reacción el elemento pierde electrones y se forman radicales libres altamente reactivos. “Estos, por su parte, oxidan la región donde están, rompen la membrana de los microorganismos y, consecuentemente, causan su muerte”, explica la dentista Cristina Kurachi, del IFSC-USP e integrante del equipo de Bagnato. También participan investigadores de la Facultad de Odontología de la Universidad Estadual Paulista (Unesp), de Araraquara, Facultad de Odontología de la Universidad Federal de Bahía (UFBA), Universidad Estadual de Ponta Grossa (UEPG), en Paraná, Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de Unesp de Botucatu y Hospital Sirio-Libanés, en la ciudad de São Paulo.

Aparato de ultrasonido con LED acoplado para limpieza bucal.

EDUARDO CESARAparato de ultrasonido con LED acoplado para limpieza bucal.EDUARDO CESAR

Para que los médicos y dentistas puedan utilizar esa terapia es necesario definir antes un protocolo seguro, que determine los parámetros del tratamiento. Así, es necesario saber cuál es la sustancia fotosensibilizadora más eficiente y contra qué microorganismo, cuál es el color de luz que incidirá y por cuánto tiempo. El equipo de Bagnato avanzó en el sentido de finalizar el protocolo. Ellos probaron tres fotosensibilizadores. La porfirina, medicamento fabricado a partir de la misma substancia que está presente en la sangre; el azul de metileno; y la sal de curcuminoide, hecho a partir de la curcumina extraída del azafrán. Los estudios relativos a ese último fotosensibilizador contaron con la participación del equipo de la profesora Ana Claudia Pavarina, de la Facultad de Odontología de la Unesp de Araraquara. Los dos primeros se activan con una luz roja, en una longitud de onda de 630 a 660 nanómetros (nm), y el tercero, con una iluminación azul, con 450nm.

Según Cristina, esos fotosensibilizadores, mientras estaban iluminados con la luz adecuada en tiempos variados, fueron examinados en microorganismos como las bacterias Porfiromonas  gingivalis, que causan enfermedades de la encía o periodontales, Streptococcus mutans y Lactobacillus casé, responsables de las caries, y Staphylococcus aureus, que dan origen a las infecciones hospitalarias. “También lo probamos en el hongo Candida albicans, que causa la candidiasis protética y puede afectar a quienes usan prótesis dentales”, explica. “Obtuvimos los mejores resultados con la porfirina y con la sal de curcuminoide.” Para ella, entre todos los tratamientos el que está más avanzado es el de las enfermedades periodontales, cuyo protocolo clínico ya está casi definido.

Pero tratamientos y protocolos no son los únicos resultados del proyecto. Este también ha rendido avances tecnológicos. “Desarrollamos muchos instrumentos y equipos durante las investigaciones”, dice Bagnato. “Muchos de ellos van a ir para el mercado.” Los investigadores decían lo que necesitaban y Gnatus, junto con la universidad, se encargó de producir las herramientas. Una de ellas es un pack para descontaminación oral. Está compuesto de varias piezas de mano de metal, cada una con un LED en la punta. Lo que diferencia unas de las otras es la posición de ese emisor de luz, determinada por la región de la boca que se quiera iluminar. De esta manera, la que se va a usar para proyectar la luz en la parte interna de la mejilla tiene el LED en la parte lateral de la punta. La que se va a usar para iluminar la lengua tiene la forma de una pequeña raqueta y la que se utiliza para acceder a toda la cavidad bucal tiene una punta redondeada. El equipo también desarrolló un aparato de ultrasonido para tratamiento periodontal, con un LED acoplado. “A la vez que se hace el raspado de la placa bacteriana del diente, él realiza la terapia fotodinámica”, explica Cristina. Ese equipo deberá llegar al mercado en un año.

Placa para evaluación de eficiencia de la terapia fotodinámica

Eduardo CesarPlaca para evaluación de eficiencia de la terapia fotodinámicaEduardo Cesar

Terapia de luz
A pesar de tratarse de un concepto antiguo, con más de 40 años, las investigaciones con TFD son relativamente recientes en el mundo, por eso hasta este momento no existe ningún tratamiento que se use de forma rutinaria. Todos son experimentales. Incluso en los países desarrollados aún se está en la fase de estudios y definición de protocolos.  “Los primeros trabajos disponibles en la literatura que estudia los efectos de la terapia fotodinámica en bacterias orales son de 1992 y su ejecución estaba a cargo del profesor Brian Wilson, del Instituto del Cáncer de Ontario, en Canadá”, explica. “Ellos probaron el potencial bactericida de varios agentes fotosensibilizadores.”

Un año más tarde, se publicaron nuevos estudios enseñando que la acción antimicrobiana de la terapia fotodinámica era eficiente contra bacterias que causan caries como Streptococcus mutans, Lactobacillus casé y Actinomyces viscosus, presentes en la dentina humana.  Ese interés creciente por la TFD no es por casualidad. “Con la previsión del fin de la era de los antibióticos, causada por la resistencia al tratamiento que desarrollan los microorganismos, la terapia fotodinámica para control microbiano pasa a tener una importancia imperativa”, dice Bagnato. “Además de eso, puede ofrecer varias ventajas en relación a agentes antimicrobianos tradicionales. Una de ellas es que la muerte de las bacterias es rápida, lo que disminuye la necesidad de mantener altas concentraciones de sustancias químicas por largos periodos de tiempo, como ocurre en el uso de antibióticos y antisépticos. Además, ella preserva el tejido sano.” En segundo lugar, Bagnato comenta que la TFD no permite que  los microorganismos se hagan resistentes. “Como la muerte de las bacterias no está conectada a la mediación de radicales químicos, la resistencia sería improbable”, explica. “Otra ventaja es que como ni el fotosensibilizador, ni la luz empleada son bactericidas cuando se utilizan aisladamente, la muerte de las bacterias se puede controlar con la restricción de la región irradiada, evitando la destrucción de la microbiota en otros lugares. Por otra parte, esta técnica posibilita incontables aplicaciones, sin ningún tipo de efecto colateral asociado, cuando se utilizan los protocolos adecuados.”

También está entre las ventajas de la TFD el bajo coste del tratamiento. Hasta hace poco tiempo el láser era la fuente de luz más empleada en la terapia fotodinámica. Aunque sea eficiente, es caro. “Ahora, con el desarrollo del LED, comenzaron a surgir estudios utilizando esa fuente de luz aplicada a la TFD”, cuenta Bagnato. “Comparándose la eficacia del LED en relación al láser, se constató que los aparatos emisores del primero tienen un coste mucho menor, con resultados similares de la respuesta fotodinámica. De esta manera, con fuentes de luz y fotosensibilizadores baratos, este tipo de tratamiento pasa a ser algo económicamente viable.” Por eso el equipo brasileño ya está pensando en nuevos empleos para la terapia fotodinámica. Ellos ya poseen patentes registradas para aplicaciones como descontaminación corporal, tratamiento de micosis, seborrea y neumonía. En este último caso, la iluminación sería extracorpórea, de fuera para dentro del cuerpo, y la substancia fotosensibilizadora sería inhalada por el paciente. El tratamiento podría ser más rápido que el tradicional, con antibióticos. Las investigaciones no deben parar por ahí. “El campo todavía es nuevo y está en pleno crecimiento, habiendo espacio para contribuciones de diversos grupos”, dice Bagnato. Para desarrollar el proyecto en marcha, con una duración prevista de tres años, el equipo cuenta con financiación de R$ 1,5 millón de la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep), R$ 1 millón de la Gnatus, R$ 300 mil del Centro de Investigación en Óptica y Fotónica de São Carlos, coordinado por Bagnato, y R$ 300 mil del Instituto Nacional de Óptica y Fotónica. Además de los avances en la terapia fotodinámica del desarrollo de equipamientos, hasta hoy las investigaciones resultaron en cerca de dos decenas de artículos científicos y cinco patentes.

El Proyecto
Programa de innovación tecnológica del Centro de Investigaciones en Óptica y Fotónica de São Carlos (Cepof) (nº 98/14270-8); Modalidad Centros de Investigación, Innovación  y Difusión (Cepid); Coordinador
Vanderlei Salvador Bagnato – USP; Inversión R$ 300.000,00 para el proyecto LEDs/TFD en Odontología (FAPESP)

Artículos científicos
MIMA, E. G. O. et al. Susceptibility of Candida albicans to photodynamic therapy in a murine model of oral candidosis. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. v. 109, n. 3, p. 392-401. 2010.
GOIS, M. M. et al. Susceptibility of Staphylococcus aureus to porphyrin-mediated photodynamic antimicrobial chemotherapy: an in vitro study. Lasers Medical Science. v. 25, n. 3, p. 391-35. 2010.

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