Sensorsysteme für hochsensitives Echtzeit-Monitoring von Stoffwechselprozessen und Interaktionen in der Mundhöhle

• Antragsteller: Professor Dr. Gianaurelio Cuniberti; Professor Dr. Christian Hannig
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie ; Biomedizinische Systemtechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 516793262

Ein detailliertes Verständnis von Bioadhäsions- und Biomineralisationsprozessen und Metabolismus in der Mundhöhle ist von elementarer Bedeutung in der zahnmedizinischen Forschung. Zu berücksichtigen ist in diesem Kontext die Vielzahl der Interaktionen zwischen Mundflüssigkeiten, dem oralen Mikrobiom, Zahnhartsubstanzen und oralen Weichgeweben. Viele Studien haben diese metabolischen Prozesse anhand von Endpunktmessungen untersucht. Es ist jedoch noch immer vergleichsweise wenig über die kinetischen Verläufe wichtiger Parameter in der Mundhöhle bekannt. Daher ist das Ziel des beantragten Projekts, hochsensitive Sensoren für die kontinuierliche Messung klinisch relevanter organischer und anorganischer Moleküle in der Mundhöhle zu entwickeln. Dies wird zu einem tieferen Verständnis der Initiation und Progression von Erkrankungen in der Mundhöhle beitragen (z.B. Erosion, Karies, Gingivitis, Parodontitis). Perspektivisch können daraus neue Strategien in der präventiven Zahnmedizin entwickelt werden.Die Mundhöhle ist für die Anwendung von Sensoren relativ einfach zugänglich, stellt jedoch aufgrund der Komplexität des Speichels und der sofortigen und allgegenwärtigen Proteinadsorption eine besonders anspruchsvolle Messumgebung dar. Zu berücksichtigen sind auch mechanische Belastungen der Sensoren. Verfügbare Sensortechnologie muss somit systematisch an diese Anforderungen adaptiert werden. Unser Ziel ist die Entwicklung von miniaturisierten Multisensorelementen für die kontinuierliche Messung von Glukose, Lactat, pH, Kalzium, Phosphat und Fluoriden. Dabei erfolgt die Adaptation der Sensoren an die Anforderungen der Mundhöhle. Für In-situ-Anwendungen werden die Sensorelemente auf individualisierten zahnspangenähnlichen Trägern befestigt und die Messwerte drahtlos über Bluetooth übertragen. Anschließend können die Sensoren für die kontinuierliche kinetische In-vivo-Messung der jeweiligen Parameter in Abhängigkeit von Ernährungs- und Zahnpflegeverhalten eingesetzt werden. Die Messungen erfolgen über einen Zeitraum vieler Stunden, im Idealfall sogar über mehrere Tage. Längerfristig sollen ausgehend von diesen Arbeiten Sensoren für weitere relevante Parameter entwickelt werden. Diese Sensoren sind nicht nur ein wertvolles Hilfsmittel in der Grundlagenforschung, sondern eröffnen auch neue Möglichkeiten in der nicht-invasiven Diagnostik in Medizin und Zahnmedizin.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen