その場での外来光バイオモデュレーション治療のための人間の口腔内モーションパワースマートデンタルインプラント（SDI）

Human Oral Motion-Powered Smart Dental Implant (SDI) for In Situ Ambulatory Photo-biomodulation Therapy.

• Moonchul Park
• Sayemul Islam
• Hye-Eun Kim
• Jonathan Korostoff
• Markus B Blatz
• Geelsu Hwang
• Albert Kim

抄録

インプラント周囲炎は、歯科用インプラントを取り囲む軟組織および硬組織に影響を及ぼす炎症性疾患である。しかし、現在の予防法は、歯科インプラント上での生理活性が限られていることや、患者のコンプライアンスが悪いことなどから、十分な予防効果が得られていないのが現状です。近年、インプラント周囲の軟部組織を回復・再生できる光バイオモジュレーション（PBM）治療が歯科界で注目されている。本論文では、シームレスな人間の口腔内運動を動力とする歯科用インプラントシステム（スマートデンタルインプラントまたはSDIと呼ばれる）を、外来用PBM療法のモダリティとして紹介する。SDIは、圧電歯冠、関連回路、およびマイクロ発光ダイオード（LED）を介して、人間の動的な口腔運動（咀嚼およびブラッシング）からのエネルギーハーベスティングにより、その場での光照射を可能にします。SDIはまた、臨床基準として十分な機械的強度を提供します。一次ヒト歯肉ケラチノサイト（HGKs）をモデル宿主生物として、緑膿菌リポ多糖類（LPS）をモデル炎症刺激として使用して、効果的なSDI媒介PBM治療が実証されています。新しいクラスの歯科インプラントは、患者に依存することなくインプラント周囲疾患を予防するための外来用PBM治療プラットフォームとなり、長期的な歯科インプラントを保証することができる可能性がある。

Peri-implant disease is an inflammatory condition affecting the soft and hard tissues surrounding a dental implant. However, current preventative methods are insufficient due to the limited bioactivity on the dental implant and poor patient compliance. Recently, photo-biomodulation (PBM) therapy that can recover and regenerate peri-implant soft tissue has attracted considerable attention in dentistry. In this paper, a seamless human oral motion-powered dental implant system (called Smart Dental Implant or SDI) is presented as an ambulatory PBM therapy modality. SDI allows the in situ light delivery, which is enabled by the energy harvesting from dynamic human oral motions (chewing and brushing) via an engineered piezoelectric dental crown, an associated circuit, and micro light emitting diodes (LEDs). The SDI also offers adequate mechanical strength as the clinical standards. Using primary human gingival keratinocytes (HGKs) as a model host organism and Pseudomonas aeruginosa lipopolysaccharides (LPS) as a model inflammatory stimulus, effective SDI-mediated PBM therapy is demonstrated. A new class of dental implants could be an ambulatory PBM therapy platform for the prevention of peri-implant disease without patient dependency, warranting long-lasting dental implants.

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