专为腭裂儿童设计的奶瓶。嚼口香糖可以分解牙菌斑并防止蛀牙 - 甚至是 COVID-19。一种可以检测唾液中传染性颗粒的护齿器。
在创新与精密牙科中心(CiPD)的支持下，这些和其他解决口腔健康相关挑战的创造性方法正从理念走向现实。
三维图像改进了虚拟手术计划，以在切除肿瘤后重建患者的下巴。创新与精密牙科中心的一个重点是开发技术来帮助有口腔和颅面保健需求的人。图片来源：CiPD
该中心成立于一月份，已经获得了美国国立卫生研究院科学基金会的重要培训资助，获得了新技术奖，并发表了关于新发现的论文。此外，它还建立了一个合作伙伴网络，在研究和开发解决方案以应对口腔保健方面的紧迫挑战方面相互推动。
“今天，仍有 35 亿人患有可以预防的口腔疾病，例如蛀牙和牙周病，”CiPD 联合主任、宾夕法尼亚大学牙科医学院教授 Hyun (Michel) Koo 说。 “我们需要想出更精确、更有效的方法来瞄准最需要他们的人，并确保他们可以负担得起。”
CiPD 的核心成员正在使用微流体生成的纳米胶囊来研究微生物之间的相互作用。图片来源: CiPD
作为一名接受过食品工程培训的牙医和科学家，古永锵目睹了医疗技术革命性创新的出现，但这些创新对美国乃至全球的口腔和颅面健康并没有产生重大影响。
去年，为了加快解决这些和其他口腔健康问题的进展，Koo 及其同事，包括宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院的 Kathleen Stebe，共同发起了 CiPD。这项努力将两所学校及其各自的专业知识和资源联合起来，以支持可以改变口腔颅面护理并引入新的临床治疗和预防策略以保护健康的想法。
“Penn Engineering 和 Penn Dental Medicine 之间的这种伙伴关系将推动新的范例来应对口腔健康挑战，并培训在该领域沉浸在工程方法中的下一代研究人员，”Stebe 说。
未来的创新者
今年夏天，该计划向前迈出了一大步，研究人员获得了美国国家牙科和颅面研究所颁发的 T90/R90 资助。这项名为“工程与口腔颅面科学接口高级培训”的赠款将由 Koo 和 Stebe 共同领导，并在五年内提供近 250 万美元用于培训学科交叉领域的博士后研究员，帮助他们应用工程和计算科学领域的尖端方法来研究疾病机制并开发精确但成本低廉的诊断、治疗和设备。
“我们希望这笔拨款能促进交叉授粉，在这两个领域之间创造一种文化，帮助牙医与工程师一起开发创新策略,”古永锵表示。“牙医可以从工程原理和工具中学习，工程师可以更好地了解牙科和颅面领域的需求。我们正在为他们提供一个平台，让他们共同努力，解决尚未满足的临床需求，并在这一界面上发展事业。”
该培训计划计划在今年秋季迎来第一批参与者，旨在特别关注口腔微生物组、宿主免疫和组织再生，每一项都涉及口腔健康的不同方面，从蛀牙和牙周病到需求头颈癌患者。为了推进这些领域，将从先进材料、机器人和人工智能到叶绿体工程和纳米技术的新兴方法得到利用。
该项目致力于使这一领域的劳动力多样化，正在与传统上在博士后培训中代表性不足的大学以及少数族裔服务机构合作，建立一条管道。他们还与美国牙科协会和美国牙科研究协会的多样化项目联系起来。
作为为期两年培训的一部分，每个博士后都将得到临床医生、基础科学家以及工程师的指导。这些导师将集中在研究成果和准备参与者提交补助金和竞争的职位在学术界或行业。
“对于杰出的博士后研究人员来说，这是一个定义口腔健康领域新的工程、计算和应用科学方法的职业机会，”Stebe 说。 “我们希望积极进取的学者能被该计划的定制培训和支持所吸引。”
延时荧光成像捕捉如何精确杀死真菌。此类方法可以改善导致蛀牙的生物膜的针对性。图片来源：CiPD
该计划的一部分将涉及与行业的合作伙伴关系，因此博士后培训生可以更深入地了解产品开发和监管障碍。 “受训人员将参观高露洁棕榄公司和强生公司的研发设施，以便他们了解研究成果如何进入市场的基础，”Koo 说。 CiPD 团队希望招募更多的公司与学员进行互动。
点赞和支持
为了鼓励老牌科学家和临床医生投入时间开展利用工程支持满足口腔健康需求的项目，CiPD 正在授予种子基金，以解决口腔健康需求方面的差距，并以具有成本效益的方式这样做。
与佩雷尔曼医学院生物医学信息学研究所 (IBI) 的 Jason Moore 合作，该中心正在探索人工智能应用，以寻找分析大数据和预测疾病的新方法，设计更有效的疗法，并评估现有疗法的有效性。那些。
Penn Dental Medicine 的 Shuying (Sheri) Yang 和 Penn Engineering 的 Michael Mitchell 在 CiPD 种子基金的支持下开展了一项合作，获得了国防部的一项新拨款。他们的项目研究了炎症介质和可电离的脂质纳米颗粒，以提供针对骨缺损的药物，这对患有颅面疾病的人有影响。
由 CiPD 核心成员、宾夕法尼亚大学牙科医学教授亨利 · 丹尼尔领导的一个项目赢得了牙科医学和工程创新促进口腔健康(IDEA)奖，该奖项是 CiPD 和宾夕法尼亚大学健康、设备和技术中心合作开发的。这一认可将有助于丹尼尔与宾夕法尼亚大学工程学院的 Daeyon Lee 及其他人共同开展的一个项目，该项目旨在创造一种植物性口香糖，可以降低牙菌斑，甚至可能提供生物药品，以减少唾液中的 sars -- cov-2传染性颗粒。
另一个中心支持的奖项，首届口腔和颅面健康促进奖，在 Penn Health Tech Accelerator 计划的保护下，最近被授予 Penn Dental Medicine 的 Eugene Ko。 Penn Engineering 的他和 Shu Yang 正在开发一种专门的奶瓶系统，以改善先天性腭裂儿童的喂养和生长结果。
该中心的工作正在赢得大学内外的关注。在宾夕法尼亚大学创新中心举办的2020年颁奖典礼上，辜仲谅被评为年度新兴发明家，表彰他使用纳米粒子和微机器人消除生物膜，如牙菌斑。
在全球舞台上，国际牙科研究协会(International Association for Dental Research)上周宣布，宾夕法尼亚大学的总统助理教授塞萨尔 · 德拉富恩特(César de la Fuente)和他的合作研究员古永锵(Koo)获得了该组织2021年的口腔保健创新奖。古永锵是宾夕法尼亚大学医学院和宾夕法尼亚大学工程学院的联合任命者。他们的项目是开发一种低成本的口罩，可以感知唾液中的生物标志物，用于快速检测病原体。该项目将获得5万美元的资金，用于继续推进这项技术的临床应用。
虽然仍处于初期阶段，但 CiPD 的宏伟抱负已经在校园周围的实验室中转化为进步。与 Penn Dental Medicine 的临床和转化研究中心、Penn Health Tech、IBI 和 Penn Center for Innovation 的合作伙伴关系将加速生物技术的进步，这些技术很快就会对护理产生切实的影响。
“这里有一个巨大的机会，可以通过整合工程来彻底改变牙科医学领域，”Koo 说。 Stebe 补充道：“并培训这两个领域最前沿的专家。”