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A novel antimicrobial drug-delivery coating for percutaneous implant devices

Grant number: 21/09434-0
Support Opportunities:Scholarships in Brazil - Young Researchers
Start date: August 01, 2021
End date: July 31, 2026
Field of knowledge:Health Sciences - Dentistry
Principal Investigator:Érica Dorigatti de Avila
Grantee:Érica Dorigatti de Avila
Host Institution: Faculdade de Odontologia (FOA). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araçatuba. Araçatuba , SP, Brazil
Associated research grant:18/20719-3 - A novel antimicrobial drug-delivery coating for percutaneous implant devices, AP.JP

Abstract

Revestimentos antimicrobianos para dispositivos percutâneos (DPs), tais como implantes dentários e pinos ortopédicos expostos, são considerados uma estratégia eficaz para evitar a progressão da infecção que pode resultar em perda de DP. Nossos dados preliminares validam o método de incorporação de tetraciclina (TC) no sistema camada por camada, construído pela alternância de polieletrólitos de poli (ácido acrílico) (PAA) e poli (l-lisina) (PLL), através da síntese de TC com beta ciclodextrina aniônica (B-CD). O sucesso do revestimento [PAA / PLL]10/TC/aniônico B-CD mostrou-se facilmente sintonizável em diferentes cenários fisiológicos, com liberação controlada da droga por até 30 dias. O efeito antibacteriano do [PAA/PLL]10/TC/B-CD aniônico foi confirmado contra o Staphylococcus aureus ATCC 25923. Os resultados intrigantes nos encorajaram a prosseguir com os estudos e a traduzir o poder dos sistemas antimicrobianos de multicamadas para aplicações biomédicas significativas. Aqui, considerando a importância da qualidade do tecido mole ao redor dos DPs e a necessidade de proteger o medicamento dentro das multicamadas, neste projeto, focaremos no desenvolvimento de filmes sensíveis a pH ácido à base de ácido metacrílico (MAA) para cobrir [PAA /PLL]10/TC/B-CD aniônico e para promover vascularização e subsequente cicatrização de feridas. Uma caracterização detalhada do revestimento multicamada será realizada por diferentes abordagens de microscopia e espectroscopia para investigar propriedades físicas e químicas. A estabilidade do filme MAA no sistema [PAA/PLL]10/TC/B-CD aniônico será confirmada sob pH neutro e ácido, imitando ambientes saudáveis e doentes/inflamatórios, respectivamente. Além disso, os mecanismos moleculares e celulares de interação na presença de filme MAA serão investigados para melhorar o efeito terapêutico do sistema de revestimento camada a camada. Além disso, serão realizadas experiências de microbiologia in vitro para descobrir o amplo espectro de TC/²-CD aniônico contra diferentes bactérias envolvidas na infecção implantar. Além disso, demonstraremos ainda o efeito do sistema antimicrobiano de multicamadas nas vias de sinalização inflamatória e no crescimento epitelial para facilitar o avanço de biomateriais regenerativos para diversas aplicações, usando um modelo in vivo. (AU)

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Scientific publications (13)
(References retrieved automatically from Web of Science and SciELO through information on FAPESP grants and their corresponding numbers as mentioned in the publications by the authors)
DE AVILA, ERICA D.; NAGAY, BRUNA E.; PEREIRA, MARTA M. A. .; BARAO, VALENTIM A. . R. .; PAVARINA, ANA CLAUDIA; VAN DEN BEUCKEN, JEROEN J. J. P.. Race for Applicable Antimicrobial Dental Implant Surfaces to Fight Biofilm-Related Disease: Advancing in Laboratorial Studies vs Stagnation in Clinical Application. ACS BIOMATERIALS SCIENCE & ENGINEERING, v. 8, n. 8, p. 12-pg., . (21/09434-0, 18/20719-3, 20/05231-4)
MIRANDA, LUIS FERNANDO B.; LIMA, CAROLINA V.; PAGIN, RAFAELA; COSTA, RAPHAEL C.; PEREIRA, MARTA MARIA A.; DE AVILA, ERICA D.; BERTOLINI, MARTINNA; RETAMAL-VALDES, BELEN; SHIBLI, JAMIL A.; FERES, MAGDA; et al. Effect of Processing Methods of Human Saliva on the Proteomic Profile and Protein-Mediated Biological Processes. JOURNAL OF PROTEOME RESEARCH, v. 22, n. 3, p. 14-pg., . (21/09434-0, 18/20719-3, 20/10436-4, 21/10762-1)
VAN OIRSCHOT, BART A. J. A.; ZHANG, YANG; ALGHAMDI, HAMDAN S.; CORDEIRO, JAIRO M.; NAGAY, BRUNA E.; BARAO, VALENTIM A. R.; DE AVILA, ERICA DORIGATTI; VAN DEN BEUCKEN, JEROEN J. J. P.. Surface Engineering for Dental Implantology: Favoring Tissue Responses Along the Implant. TISSUE ENGINEERING PART A, v. 28, n. 11-12, p. 18-pg., . (20/05231-4, 18/20719-3, 21/09434-0, 19/17238-6, 17/01320-0, 15/03567-7)
COSTA, RAPHAEL C.; NAGAY, BRUNA E.; VILLA, JAVIER E. L.; SOTOMAYOR, MARIA D. P. T.; NERES, LARIEL CHAGAS DA SILVA; BENSO, BRUNA; AGUAYO, SEBASTIAN; SACRAMENTO, CATARINA M.; RUIZ, KARINA G. S.; SPADA, FERNANDA P.; et al. Pathogenesis-Guided Engineering: pH-Responsive Imprinted Polymer Co-Delivering Folate for Inflammation-Resolving as Immunotherapy in Implant-Related Infections. ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, v. 34, n. 42, p. 16-pg., . (20/05231-4, 18/20719-3, 20/10436-4, 22/16267-5, 21/09434-0)
PEREIRA, MARTAMARIA ALVES; PIAZZA, RODOLFO; SANTANA, AMANDA PAINO; BARAO, VALENTIM ADELINO RICARDO; MALHEIROS, SAMUEL SANTANA; VAN DEN BEUCKEN, JEROEN J. J. P.; DE MOLON, RAFAEL SCAF; DE AVILA, ERICA DORIGATTI. Unraveling the Applicability of LbL Coatings for Drug Delivery in Dental Implant-Related Infection Treatment. ACS BIOMATERIALS SCIENCE & ENGINEERING, v. N/A, p. 20-pg., . (18/20719-3, 21/10762-1, 22/16267-5, 23/15750-7, 21/09434-0)
DINI, CAROLINE; BORGES, MARIA HELENA ROSSY; MALHEIROS, SAMUEL SANTANA; PIAZZA, RODOLFO DEBONE; VAN DEN BEUCKEN, JEROEN J. J. P.; DE AVILA, ERICA DORIGATTI; SOUZA, JOAO GABRIEL S.; BARAO, VALENTIM A. R.. Progress in Designing Therapeutic Antimicrobial Hydrogels Targeting Implant-associated Infections: Paving the Way for a Sustainable Platform Applied to Biomedical Devices. ADVANCED HEALTHCARE MATERIALS, v. N/A, p. 35-pg., . (22/15677-5, 18/20719-3, 22/07353-5, 22/16267-5, 20/05234-3, 21/09434-0, 23/02180-8)
PEREIRA, MARTA M. A.; DINI, CAROLINE; SOUZA, JOAO G. S.; BARAO, VALENTIM A. R.; AVILA, ERICA D. DE. Industry support for dental implant research: A metatrend study of industry partnership in the development of new technologies. JOURNAL OF PROSTHETIC DENTISTRY, v. 132, n. 1, p. 9-pg., . (20/05231-4, 18/20719-3, 21/09434-0, 20/05234-3, 21/10762-1)
PEREIRA, MARTA M. A.; DE MOLON, RAFAEL SCAF; BARAO, VALENTIM A. R.; SHIBLI, JAMIL A.; SCULEAN, ANTON; PIRIH, FLAVIA Q.; DE AVILA, ERICA D.. Surveying coating strategies for peri-implantitis management: Clinical implications and classificatory approaches. Journal of Periodontology, v. N/A, p. 11-pg., . (21/09434-0, 20/05231-4, 18/20719-3, 23/15750-7, 21/10762-1)
MALHEIROS, SAMUEL S.; NAGAY, BRUNA E.; BERTOLINI, MARTINNA M.; DE AVILA, ERICA D.; SHIBLI, JAMIL A.; SOUZA, JOAO GABRIEL S.; BARAO, VALENTIM A. R.. Biomaterial engineering surface to control polymicrobial dental implant-related infections: focusing on disease modulating factors and coatings development. Expert Review of Medical Devices, v. 20, n. 7, p. 17-pg., . (21/09434-0, 22/15677-5, 20/05231-4, 18/20719-3, 19/17238-6)
SANTANA, AMANDA PAINO; MULINARI-SANTOS, GABRIEL; PEREIRA, MARTA MARIA ALVES; CUNHA, DANIELA MOREIRA; GUERREIRO, MARIANA MARTINS; WAINWRIGHT, MARK; THEODORO, LETICIA HELENA; DE AVILA, ERICA DORIGATTI; ASSUNCAO, WIRLEY GONCALVES. Photosensitizers as potential culprits for compensatory benefits of aPDT in the treatment of peri-implantitis: Unraveling the fundamental knowledge and bounded clinical applications of the aPDT. Photochemistry and Photobiology, v. N/A, p. 23-pg., . (24/14871-8, 21/09434-0, 21/10762-1, 23/11031-6, 18/20719-3)
DINI, CAROLINE; PEREIRA, MARTA MARIA ALVES; SOUZA, JOAO GABRIEL SILVA; DE AVILA, ERICA DORIGATTI; BARAO, VALENTIM ADELINO R.. Mapping the trends and impact of research collaboration between countries in oral implantology publications: A bibliometric analysis from 1999 to 2019. JOURNAL OF PROSTHETIC DENTISTRY, v. 132, n. 4, p. 11-pg., . (20/05231-4, 18/20719-3, 21/09434-0, 20/05234-3, 21/10762-1)
DINI, CAROLINE; COSTA, RAPHAEL CAVALCANTE; BERTOLINI, MARTINNA; SHIBLI, JAMIL AWAD; FERES, MAGDA; KLEIN, MARLISE INEZ; DE AVILA, ERICA DORIGATTI; SOUZA, JOAO GABRIEL SILVA; BARAO, VALENTIM ADELINO RICARDO. In-vitro polymicrobial oral biofilm model represents clinical microbial profile and disease progression during implant-related infections. Journal of Applied Microbiology, v. 134, n. 11, p. 14-pg., . (20/05231-4, 21/09434-0, 18/20719-3, 20/05234-3)
SILVA, BARBARA R.; HIDALGO, MARCO A. R.; SILVA, RENATA C. L.; DE AVILA, ERICA D.; FUENTES, DEIVYS L. P.; CARLOS, IRACILDA Z.; FIGUEIREDO, INGRID D.; CERRI, ESTELA S.; CERRI, PAULO S.; BAVIERA, AMANDA M.; et al. Establishing a Dual Murine Model to Explore the Interactions Between Diabetes and Periodontitis in Mice. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, v. 26, n. 12, p. 19-pg., . (20/11651-6, 21/09434-0, 18/20719-3, 20/11639-6, 23/15750-7, 20/12788-5)