Occlusion-activated autonomous piezoelectric implants for adaptive prevention of peri-implantitis

压电 计算机科学 材料科学 声学 自适应控制 生物医学工程 机械工程 医学 控制工程 压电传感器
作者
Annan Chen,Ke Li,Yinjin Li,Che Fan,Zhiyao Zhang,Zhiyao Zhang,Yuanchao Liu,Jin Su,Yunsong Shi,Yunsong Shi,Huachen Cui,Kai Liu,Yusheng Shi,Yusheng Shi,Zhen Zhang,Zhen Zhang,Chunze Yan,Jian Lü
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1038/s41467-026-71556-z
摘要

More than one-third of the global population suffers from dental defects, with osseointegrated implants being the gold-standard intervention; yet, their long-term functional performance is hindered by peri-implantitis. Here, we present an autonomous piezoelectric implant that delivers adaptive antibacterial and anti-inflammatory functionalities through physiological occlusal activation without any external intervention. The implant demonstrates good functional durability, sustaining consistent bioelectric outputs through over 1,000,000 loading-unloading cycles and exhibiting stable electrical performance in simulated physiological environments for over 30 days. Besides, integration with machine learning enables reliable, patient-specific prediction and real-time modulation of occlusal mechano-adaptive voltage responses. The autonomous implant achieves tri-modal therapeutic integration: (ⅰ) electrocatalytic bactericidal activity via controlled reactive oxygen species generation, (ⅱ) electrically induced immunomodulation of macrophages from pro- to anti-inflammatory phenotypes, and (ⅲ) electrostimulation-enhanced osteogenesis surpassing conventional titanium alloys, both in vitro and in vivo. These findings provide insights for occlusion-activated effective peri-implantitis intervention and a widely applicable strategy for developing autonomous and adaptable bioelectronic platforms. Long-term functional performance of dental implants is severely hindered by peri-implantitis. Here, the authors report an autonomous piezoelectric implant enables adaptive, durable antibacterial and anti-inflammatory functions via physiological occlusal activation without any external intervention.
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