Geelsu Hwang: NIH-Zuschuss in Höhe von 2,6 Millionen US-Dollar für die nächste Entwicklung

Der Penn Dental Medicine-Forscher Geelsu Hwang hat vom National Institutes of Health (NIH) ein großes Stipendium erhalten, um seine Entwicklung fortschrittlicher Zahnimplantattechnologie zu unterstützen.

Das Implantat der nächsten Generation von Dr. Der fünfjährige R01-Zuschuss, der sich einschließlich indirekter Kosten auf insgesamt rund 2,6 Millionen US-Dollar beläuft, wird erste Tests der bakterienbekämpfenden Eigenschaften des experimentellen Implantats finanzieren.

„Dies ist ein sehr ehrgeiziges Projekt, aber wir glauben, dass es ein neues Paradigma für die Implantattechnologie und die Mundgesundheitspflege im Allgemeinen darstellt“, sagte Dr. Hwang, Assistenzprofessor in der Abteilung für restaurative Zahnheilkunde an der Penn Dental Medicine.

In den letzten zwei Jahrzehnten erfreuen sich Zahnimplantate als Alternative zu Zahnbrücken und Zahnersatz zum Ersatz verlorener Zähne immer größerer Beliebtheit. Nach Angaben der American Academy of Implant Dentistry werden in den Vereinigten Staaten mittlerweile jedes Jahr mehr als fünf Millionen Zahnimplantatoperationen durchgeführt. Allerdings versagen mindestens einige Prozent dieser Implantate innerhalb eines Jahrzehnts und etwa 25 % innerhalb von zwei Jahrzehnten. Der Hauptgrund für ein Implantatversagen ist eine Infektion des nahegelegenen Zahnfleisches, die sich auf den das Implantat umgebenden Knochen ausbreiten kann und eine Entfernung des Implantats erforderlich macht.

„Das Fehlen einer guten Abdichtung zwischen der Implantatstruktur und dem umgebenden Zahnfleisch im Vergleich zu einem natürlichen Zahn bedeutet, dass das Risiko einer periimplantären Erkrankung recht hoch ist“, sagte Dr. Hwang.

Als ausgebildeter Ingenieur entwickelt Dr. Hwang einen neuen Implantattyp, der periimplantäre Infektionen auf zwei Arten bekämpfen soll:

Erstens wird die Krone – der künstliche Zahn auf der Implantatstruktur – mit Nanopartikeln überzogen, die aus einer chemischen Verbindung bestehen, die auf natürliche Weise Bakterien abwehrt. Dr. Hwang und sein Team haben mit der Verbindung Bariumtitanat experimentiert.

Zweitens wird die Basis der Krone, bekannt als Abutment, LEDs enthalten, die eine tägliche Dosis Phototherapie an das umgebende Zahnfleischgewebe abgeben und dabei Licht mit einer Wellenlänge abgeben – höchstwahrscheinlich im nahen Infrarotbereich, unsichtbar für den Menschen, sagte Dr. Hwang – das antibakterielle und entzündungshemmende Eigenschaften hat.

Die LEDs werden durch piezoelektrisches Material in der Krone angetrieben, das den Bissdruck in elektrische Energie umwandelt.

Die neue NIH-Finanzierung wird Tests der antibakteriellen Eigenschaften der neuen Implantattechnologie unterstützen, wobei Laborkulturen von menschlichem Zahnfleischgewebe verwendet werden, und letztendlich Testimplantate an Minischweinen als Vorbereitung für klinische Studien am Menschen. Albert Kim von der University of South Florida und Thomas P. Schaer von der University of Pennsylvania School of Veterinary Medicine sind Hauptforscher des Stipendiums und Dana T. Graves und Jonathan Korostoff von Penn Dental Medicine sind Co-Forscher dieses Stipendiums.

Dr. Hwang erhielt letztes Jahr ein Stipendium der National Science Foundation, um die Entwicklung des neuen Implantatgeräts zu unterstützen. Neben anderen Forschungsprojekten erhielt er im April 2023 ein exploratives NIH-Stipendium (R21) für Studien zu einem neuen piezoelektrischen Dentalkompositmaterial für Füllungen. Das Material würde durch den mechanischen Druck beim Kauen eine erhöhte elektrische Ladung an der Grenzfläche erzeugen, und dies allein würde die bakterielle Besiedlung der Verbundoberfläche verhindern.

„Im Prinzip können wir piezoelektrische Materialien für viele Anwendungen in der Zahnmedizin verwenden, einschließlich der Erzeugung von Elektrizität zur Beschleunigung der Wundheilung und des Knochenwachstums und sogar für die Stromversorgung von Biosensoren, die die Mundgesundheit überwachen“, sagte Dr. Hwang.

Dr. Hwang ist außerdem Mitglied des Center for Innovation and Precision Dentistry (CiPD) von Penn Dental Medicine. „Wir freuen uns über die Leistungen von Dr. „Er ist Ingenieur und ein aufstrebender Stern in der Zahnmedizin; Wir sind stolz darauf, ihn im CiPD-Fakultätsteam zu haben.“

„Ich freue mich sehr, bei CiPD dabei zu sein, verschiedene Aspekte der Ingenieurs- und Zahnmedizin miteinander zu verbinden“, fügte Dr. Hwang hinzu. „Durch die Zusammenarbeit mit Forschern, Zahnärzten und anderen Experten auf diesem Gebiet haben wir das Potenzial, die Lebensqualität des Einzelnen erheblich zu verbessern, indem wir die Mundgesundheitsversorgung verbessern und die Prävalenz von Zahnerkrankungen verringern.“