DOI: https://doi.org/10.3389/fbioe.2025.1637941
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41311979
تاريخ النشر: 2025-11-12
المؤلف: Pei Wang وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيولوجيا الفموية وبحوث التهاب اللثة
نظرة عامة
تسليط الضوء على الزيادة في حالات مقاومة المضادات الحيوية الحاجة الملحة لاستراتيجيات مبتكرة لإدارة العدوى الفموية متعددة الميكروبات. تمثل العلاج الضوئي الحراري (PTT) بديلاً واعدًا، حيث يستخدم عوامل حرارية نشطة تحت الحمراء القريبة (NIR) لتحفيز فرط الحرارة الموضعي، مما يستهدف ويقضي على الأغشية الحيوية بشكل فعال دون المساهمة في مقاومة الأدوية النظامية. تستفيد هذه الطريقة من إمكانية الوصول إلى الأنسجة الفموية والخصائص البصرية للهياكل السنية، مما يسمح بالتحكم الدقيق في مواقع الأمراض المختلفة، من تسوس الأسنان السطحي إلى جيوب اللثة الأعمق.
أدت التطورات الأخيرة في هندسة المنصات النانوية إلى تطوير أنظمة PTT متعددة الوظائف التي لا تسهل فقط الإزالة الحرارية ولكن تعزز أيضًا تعديل المناعة، وتخترق مصفوفات الأغشية الحيوية، وتعزز تجديد الأنسجة. تعالج هذه الابتكارات التحديات المستمرة لبقاء الميكروبات واستجابات الالتهاب لدى المضيف. ومع ذلك، فإن التطبيق السريري لـ PTT محدود حاليًا بالتحديات التقنية، مثل تحديد الجرعات الحرارية المثلى، وتصميم مواد محددة للإصابات، وضمان السلامة الحيوية على المدى الطويل. تقيم هذه المراجعة أحدث الاستراتيجيات الضوئية الحرارية لعلاج مجموعة من العدوى الفموية، بما في ذلك تسوس الأسنان، والعدوى اللبية، والتهاب اللثة، والتهاب ما حول الزرع، بينما تقترح اتجاهًا مستقبليًا لأنظمة PTT الذكية التي تتضمن مواد استجابة للتحفيز وطرق علاجية واعية بالميكروبيوم لإدارة شخصية للعدوى الفموية.
مقدمة
تؤكد مقدمة هذه الورقة البحثية على أهمية تجويف الفم كمنطقة تشريحية حيوية تعمل كنقطة دخول للجهاز الهضمي وهي عرضة بشدة للاستعمار الميكروبي بسبب هيكلها الفريد وتعرضها للبيئة الخارجية. يلعب الميكروبيوم الفموي، الذي يُعتبر ثاني أكثر الأنظمة البيئية الميكروبية تعقيدًا في جسم الإنسان، دورًا حيويًا في الحفاظ على الصحة الفموية والنظامية. يمكن أن تؤدي اختلالات الميكروبيوم، التي تتأثر بعوامل مختلفة مثل النظام الغذائي، واستخدام التبغ، والأمراض النظامية، إلى تكاثر الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض، مما يؤدي إلى انتشار العدوى الفموية مثل التهاب اللثة، والتي تفرض أعباء اقتصادية واجتماعية كبيرة وترتبط بمشاكل صحية نظامية، بما في ذلك السكري وأمراض القلب والأوعية الدموية.
تناقش الورقة أيضًا التحديات في إدارة العدوى الفموية، التي تتميز بهياكل تشريحية معقدة ووجود الأغشية الحيوية التي تحمي البكتيريا من العلاجات التقليدية. تواجه طرق الإزالة الميكانيكية التقليدية والعلاج بالمضادات الحيوية قيودًا بسبب الطبيعة المعقدة للأنسجة الفموية وارتفاع مقاومة المضادات الحيوية. كبديل واعد، يتم تقديم العلاج الضوئي الحراري (PTT) كاستراتيجية غير معتمدة على المضادات الحيوية تستخدم عوامل حرارية ضوئية (PTAs) لتوليد الحرارة عند التعرض للضوء، مما يؤدي إلى تعطيل الخلايا البكتيرية والأغشية الحيوية بشكل فعال. لا يُظهر PTT خصائص مضادة للبكتيريا واسعة الطيف فحسب، بل يعزز أيضًا الاستجابات المضادة للالتهابات والتجديد، مما يجعله نهجًا علاجيًا متعدد الاستخدامات. تهدف الورقة إلى تقديم نظرة شاملة على تقدم PTT في علاج مختلف العدوى الفموية، مع معالجة آلياته، وتحدياته، والاتجاهات المستقبلية للبحث والتطبيق السريري.
نقاش
تناقش هذه القسم تطبيق العلاج الضوئي الحراري (PTT) في إدارة تسوس الأسنان، والعدوى اللبية، والتهاب اللثة، والتهاب ما حول الزرع. يمثل تسوس الأسنان، الذي يقوده بشكل أساسي الأغشية الحيوية المسببة للتسوس مثل Streptococcus mutans، تحديات بسبب مقاومة الأغشية الحيوية للعوامل المضادة للميكروبات والضرر المحتمل الناتج عن طرق الإزالة الميكانيكية. يقدم PTT بديلاً واعدًا من خلال توصيل الطاقة الحرارية الموضعية لاستهداف الأغشية الحيوية المسببة للتسوس بشكل انتقائي مع الحفاظ على الأنسجة الصحية. تعزز الابتكارات مثل عوامل الحرارة الضوئية المستجيبة لـ pH فعالية PTT، مما يسمح بإجراءات مضادة للميكروبات مستهدفة في البيئات الحمضية النموذجية لتسوس الأسنان.
في مجال العدوى اللبية، يُظهر PTT إمكانات كبيرة ضد أغشية Enterococcus faecalis، وهو سبب شائع لفشل علاج قناة الجذر. من خلال دمج PTT مع مواد الري التقليدية، مثل هيبوكلوريت الصوديوم، يتم تحسين فعالية التعقيم العامة دون المساس بسلامة العاج. بالنسبة لالتهاب اللثة، لا يسهل PTT فقط القضاء على البكتيريا ولكن يعزز أيضًا تجديد الأنسجة والشفاء. إن دمجه مع طرق علاجية أخرى، بما في ذلك العلاج الضوئي الديناميكي وأنظمة توصيل الأدوية، يعزز نتائج العلاج. على الرغم من هذه التقدمات، لا تزال هناك تحديات في تحسين معلمات PTT وضمان السلامة طويلة الأمد لـ PTAs. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على تطوير مواد متعددة الوظائف يمكن أن تعالج تعقيدات الأغشية الحيوية الفموية وتحسن النتائج السريرية في إدارة هذه الحالات السنية الشائعة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fbioe.2025.1637941
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41311979
Publication Date: 2025-11-12
Author(s): Pei Wang et al.
Primary Topic: Oral microbiology and periodontitis research
Overview
The increasing incidence of antibiotic resistance highlights the urgent need for innovative strategies to manage polymicrobial oral infections. Photothermal therapy (PTT) represents a promising alternative, utilizing near-infrared (NIR)-activated photothermal agents to induce localized hyperthermia, which effectively targets and eradicates biofilms without contributing to systemic drug resistance. This approach takes advantage of the accessibility of oral tissues and the optical properties of dental structures, allowing for precise control over various pathogenic sites, from superficial caries to deeper periodontal pockets.
Recent advancements in nanoplatform engineering have led to the development of multifunctional PTT systems that not only facilitate thermal ablation but also enhance immunomodulation, penetrate biofilm matrices, and promote tissue regeneration. These innovations address the persistent challenges of microbial survival and host inflammatory responses. However, the clinical application of PTT is currently limited by technical challenges, such as determining optimal thermal dosages, designing lesion-specific materials, and ensuring long-term biosafety. This review evaluates the latest photothermal strategies for treating a range of oral infections, including dental caries, endodontic infections, periodontitis, and peri-implantitis, while proposing a future direction for smart PTT systems that incorporate stimulus-responsive materials and microbiome-aware therapeutic approaches for personalized management of oral infections.
Introduction
The introduction of this research paper emphasizes the significance of the oral cavity as a critical anatomical region that serves as the entry point of the digestive tract and is highly vulnerable to microbial colonization due to its unique structure and exposure to the external environment. The oral microbiome, recognized as the second most complex microbial ecosystem in the human body, plays a vital role in maintaining oral and systemic health. Dysbiosis, influenced by various factors such as diet, tobacco use, and systemic diseases, can lead to the proliferation of pathogenic microorganisms, resulting in prevalent oral infections like periodontitis, which impose substantial socioeconomic burdens and are linked to systemic health issues, including diabetes and cardiovascular diseases.
The paper further discusses the challenges in managing oral infections, which are characterized by complex anatomical structures and the presence of biofilms that protect bacteria from conventional treatments. Traditional mechanical removal methods and antibiotic therapies face limitations due to the intricate nature of oral tissues and the rise of antibiotic resistance. As a promising alternative, photothermal therapy (PTT) is introduced as a non-antibiotic-dependent strategy that utilizes photothermal agents (PTAs) to generate heat upon light exposure, effectively disrupting bacterial cells and biofilms. PTT not only demonstrates broad-spectrum antibacterial properties but also promotes anti-inflammatory and regenerative responses, making it a versatile therapeutic approach. The paper aims to provide a comprehensive overview of PTT’s advancements in treating various oral infections, addressing its mechanisms, challenges, and future directions for research and clinical application.
Discussion
The section discusses the application of photothermal therapy (PTT) in the management of dental caries, endodontics, periodontitis, and peri-implantitis. Dental caries, primarily driven by cariogenic biofilms like Streptococcus mutans, poses challenges due to the resistance of biofilms to antimicrobial agents and the potential damage from mechanical removal methods. PTT offers a promising alternative by delivering localized thermal energy to selectively target cariogenic biofilms while preserving healthy tissues. Innovations such as pH-responsive photothermal agents (PTAs) enhance the efficacy of PTT, allowing for targeted antimicrobial actions in acidic environments typical of dental caries.
In endodontics, PTT demonstrates significant potential against Enterococcus faecalis biofilms, a common cause of root canal treatment failures. By combining PTT with traditional irrigants, such as sodium hypochlorite, the overall disinfection efficacy is improved without compromising dentin integrity. For periodontitis, PTT not only facilitates bacterial elimination but also promotes tissue regeneration and healing. Its integration with other therapeutic modalities, including photodynamic therapy and drug delivery systems, enhances treatment outcomes. Despite these advancements, challenges remain in optimizing PTT parameters and ensuring the long-term safety of PTAs. Future research should focus on developing multifunctional materials that can address the complexities of oral biofilms and improve clinical outcomes in managing these prevalent dental conditions.