Гилсу Хван: Грант NIH в размере 2,6 миллиона долларов на развитие следующего проекта

Исследователь стоматологической медицины Пенсильванского университета Гилсу Хван получил крупный грант от Национального института здравоохранения (NIH) на поддержку разработки передовой технологии зубных имплантатов.

Имплантат следующего поколения доктора Хванга призван обеспечить меньший риск отказа имплантата по сравнению с обычными имплантатами за счет предотвращения инфекций, которые являются основной причиной таких отказов. Пятилетний грант R01 на общую сумму около 2,6 миллиона долларов, включая косвенные расходы, пойдет на финансирование первых испытаний бактерицидных свойств экспериментального имплантата.

«Это очень амбициозный проект, но мы считаем, что он представляет собой новую парадигму для технологии имплантации и ухода за полостью рта в целом», — сказал доктор Хван, доцент кафедры восстановительной стоматологии в Penn Dental Medicine.

За последние два десятилетия популярность зубных имплантатов как альтернативы зубным мостам и зубным протезам для замены утраченных зубов резко возросла. По данным Американской академии имплантологической стоматологии, в Соединенных Штатах ежегодно проводится более пяти миллионов операций по установке зубных имплантатов. Однако по крайней мере несколько процентов этих имплантатов выходят из строя в течение десятилетия, а около 25% — в течение двух десятилетий. Основной причиной отказа имплантата является инфекция близлежащей десны, которая может распространиться на кость, окружающую имплантат, что приводит к необходимости удаления имплантата.

«Отсутствие хорошего уплотнения между структурой имплантата и окружающей десной по сравнению с естественным зубом означает, что риск периимплантатного заболевания довольно высок», — сказал доктор Хван.

По образованию инженер, доктор Хван разрабатывает новый тип имплантата, который будет бороться с инфекцией вокруг имплантата двумя способами:

Во-первых, коронка — искусственный зуб на структуре имплантата — будет наполнена наночастицами, состоящими из химического соединения, которое естественным образом защищает от бактерий. Доктор Хван и его команда экспериментировали с составным титанатом бария.

Во-вторых, основание коронки, известное как абатмент, будет содержать светодиоды, которые доставляют ежедневную дозу фототерапии к окружающей ткани десны, излучая свет с длиной волны — скорее всего, ближней инфракрасной, невидимой для человека, — сказал доктор Хванг. — обладает антибактериальными и противовоспалительными свойствами.

Светодиоды будут питаться от пьезоэлектрического материала в коронке, который преобразует давление укуса в электрическую энергию.

Новое финансирование НИЗ будет направлено на проведение испытаний антибактериальных свойств новой технологии имплантатов с использованием лабораторных культур тканей десен человека и, в конечном итоге, на тестирование имплантатов на мини-свиньях в качестве подготовки к клиническим испытаниям на людях. Альберт Ким из Университета Южной Флориды и Томас П. Шаер из Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета являются главными исследователями гранта, а Дана Т. Грейвс и Джонатан Коростофф из Penn Dental Medicine являются соисследователями этого гранта.

В прошлом году доктор Хван получил грант Национального научного фонда на поддержку разработки нового имплантационного устройства. Среди других исследовательских проектов в апреле 2023 года он получил исследовательский грант NIH (R21) на исследование нового пьезоэлектрического стоматологического композитного материала для пломб. Материал будет генерировать повышенный электрический заряд на границе раздела за счет механического давления при жевании, и это само по себе будет препятствовать бактериальной колонизации поверхности композита.

«В принципе, мы можем использовать пьезоэлектрические материалы для многих применений в стоматологии, включая выработку электричества для ускорения заживления ран и восстановления костей и даже для питания биосенсоров, которые контролируют здоровье полости рта», — сказал доктор Хван.

Доктор Хван также является членом Центра инноваций и точной стоматологии Пенсильванского университета (CiPD). «Мы воодушевлены достижениями доктора Хванга, и он, безусловно, воплощает миссию CiPD по внедрению инженерных подходов для продвижения инноваций в стоматологической медицине», — сказал Хюн (Мишель) Ку из Penn Dental Medicine, соучредитель и содиректор CiPD. «Он инженер и восходящая звезда стоматологии; мы гордимся тем, что он входит в команду преподавателей CiPD».