Adhesion Screening of Dental Implant Materials Using Laser-Driven Acoustic Waves

使用激光驱动声波进行牙科植入材料的粘附力筛选

基本信息

  • 批准号:
    10237137
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.56万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-12 至 2023-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT Bacteria accumulation on implants and devices within the oral cavity puts a patient at serious risk for infection. Eradication of established biofilm-forming infections remains difficult, in part because the accumulated bacteria are physiologically and metabolically distinct from the planktonic cells of the same organism. Despite intense efforts in the field, biofilm level response to treatments and changes in environment has been hindered by the lack of robust, quantitative, and accurate biofilm characterization techniques that can be directly correlated to implant surfaces. Accurate biofilm adhesion measurement techniques are necessary because strong biofilm adhesion contributes to biofilm persistence on medical device surfaces. In order to more accurately assess the characteristics and contribution of biofilm adhesion on implant infections, an appropriate film adhesion measurement technique must be developed for evaluation of low cohesive strength-high adhesive strength biofilm-substrate interfaces. The proposed investigation is designed to overcome current limitations in biofilm adhesion measurement techniques by harnessing laser-induced acoustic waves. We recently discovered a new technique that generates stress waves from a pulsed laser is capable of separating a biofilm from a surface. This discovery is especially important for biofilms with low cohesive strengths because existing measurement techniques perform poorly on these biofilms, whereas, our newly discovered technique is well-suited for characterizing these types of biofilms. Controlling the amplitude of the generated stress waves from a pulsed laser enables a direct comparison of the stress required for biofilm detachment. We will assess and optimize the laser spallation technique for quantitative biofilm adhesion strength measurement, evaluate changes in adhesion due to surface treatments (e.g., roughness, polymer coating). Successful completion of this research results in new tools for quantitative adhesion measurement of biofilm-surface interfaces. Implementation of this technology will enable rational selection of implant materials for reduced biofilm adhesion and improved clinical outcomes.
抽象的 口腔内植入物和装置上的细菌积聚使患者面临严重的感染风险。 根除已形成的生物膜感染仍然很困难,部分原因是累积的细菌 在生理和代谢上与同一生物体的浮游细胞不同。尽管激烈 在该领域的努力中,生物膜水平对治疗和环境变化的反应受到了阻碍 缺乏可与生物膜直接相关的稳健、定量和准确的生物膜表征技术 植入物表面。准确的生物膜粘附测量技术是必要的,因为强大的生物膜 粘附有助于生物膜在医疗器械表面上的持久存在。为了更准确地评估 生物膜粘附的特征和对种植体感染的贡献,适当的膜粘附 必须开发测量技术来评估低内聚强度-高粘合强度 生物膜-基质界面。 拟议的研究旨在克服当前生物膜粘附测量的局限性 利用激光诱导声波的技术。我们最近发现了一种新技术,可以生成 脉冲激光产生的应力波能够将生物膜与表面分离。这一发现尤其 对于低内聚强度的生物膜很重要,因为现有的测量技术在生物膜上表现不佳 这些生物膜,而我们新发现的技术非常适合表征这些类型的生物膜。 控制脉冲激光产生的应力波的幅度可以直接比较 生物膜脱离所需的压力。我们将评估和优化激光散裂技术以进行定量分析 生物膜粘附强度测量,评估由于表面处理(例如, 粗糙度、聚合物涂层)。这项研究的成功完成带来了新的定量工具 生物膜-表面界面的粘附力测量。该技术的实施将使合理 选择植入材料以减少生物膜粘附并改善临床结果。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Evolution of the Laser-Induced Spallation Technique in Film Adhesion Measurement.
  • DOI:
    10.1115/1.4050700
  • 发表时间:
    2021-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    14.3
  • 作者:
    Ehsani H;Boyd JD;Wang J;Grady ME
  • 通讯作者:
    Grady ME
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