自组装微环境感测核壳奈米方块在龋齿预防及治疗上的应用Self.PDFVIP

自組裝微環境感測核殼奈米方塊在齲齒預防及治療上的應用 Self-assembly microenvironment-sensing core-shell nanocubes in caries prevention and therapeutics 謝達斌教授 本演講為氟化物防齲研討會的第一個講題，同樣用氟離子來預防齲齒，從傳統到新 的想法及發展。 預防一個疾病要先知道其成因。首先要了解齲齒的成因有四個主因：：牙齒、細菌、 食物和時間，而唾液中有許多成分可以幫助牙齒再礦化 ，因此也扮演了重要角色。(圖 一) 從平衡的角度來看，齲齒也是由於平衡的喪失所造成的。(圖二) [圖一] [圖二] 現今預防齲齒的概念從以往被動的方式(如 ：在牙膏裡添加防齲的氟) ，慢慢進入到 對抗致病微生物(如 ：在牙膏裡添加了三氯沙(Triclosan) ，來殺死所有的致病菌) ，然而 那樣的作法是把所有的好菌壞菌一起消滅，然而三氯沙的一些致癌性及對細胞的影響一 直都有爭議。 其實在二十幾年前已有學者想要發展所謂的標靶治療，但到目前為止都沒有成功， 主要的因素為其致病菌很容易突變，一旦抗原的改變，便失去效用。再者，生物製劑的 製造極為昂貴，把它放在像牙膏這一類的產品並不符合經濟效益。既然微生物相當小， 我們是否可以發展出比微生物還微小的東西且可以附著在牙齒表面，局部選擇性地來抑 制致齲菌，藉由來改變口腔內的菌相來預防齲齒，而非殺死所有的細菌，這種方式稱作 “Rebalance Approach” 。其做法是將氟化鈉形成幾百奈米甚至到微米的大小，且讓其表 面有一層纖毛狀的聚合物，讓這樣的複合物可因漱口或刷牙附著在牙齒表面，如果遇到 不會產生很高酸性的非致齲菌，該氟化鈉複合物就可以與非致齲菌和平共存。反之，如 果是遇到致齲菌，當pH5 時，氟化鈉複合物就會被打開，其中的氟化鈉結晶就會被唾 液解離出來，且因為其局部高濃度的作為可殺死致病菌或抑制致病菌之酵素作用，且釋 放出來後很快地可以被唾液稀釋掉，對組織較不易有傷害性，其中的氟離子也可幫助齒 質修復。 [圖三] 圖三為實驗室製造出可大量製造的膠囊-“i-CAP-FHA” ，大小約100 多奈米，其上有編織 狀且生物相容的聚合物，表面也帶有一些纖毛，這樣的膠囊附著在牙齒表面後可以很快 的自組裝。首先，先看這種膠囊對身體細胞的影響，從圖四可知要在很高的濃度才會對 細胞有毒害。 [圖四] 從i-CAP-FHA 膠囊的氟釋放速度來看，在pH=7 的環境下，其釋放素的是緩和的， 是維持在一個能讓齒質修復的濃度。然而在pH=5 以下的酸性環境，則會高速的釋放， 在兩小時內，在局部達到殺死致病菌的高濃度，然而再往外擴散時，其濃度又會降低。 以局部治療的特性來對抗齲齒。(圖五) [圖五] 在清潔過的牙齒上塗上含這種i-cap FHA 膠囊的溶液約20 秒後沖洗，在電子顯微 鏡下就可以看到有一顆顆的顆粒狀推積在上面，進行元素分析可發現牙齒表面可以發現 許多氟。(圖六) [圖六] 再將處理過的牙齒去做細菌培養(圖七) ，可以看到i-CAP 處理過的牙齒上 ，致齲菌 S. mutants 都脫落了，而好菌像S, salivarius 或S. Gordonii 卻可以繼續在牙齒表面存活， 使用一段期間後，致病菌持續被抑制，進而改變口腔的菌相，達到預防齲齒的目的，即 使後來停止使用一段期間，仍可以藉由這種好壞菌的差異 ，維持口腔健康。 [圖七] 另外一種延伸應用為去敏感(Desensitization) ，即開發出中空球體的氫氧基磷灰石 (hydroxylapatite)並在其中加入氟 ，使氟離子將其氫氧跟取代形成氟磷灰石 (fluorapatite) ，來做為修復齒質的材料，其效果修復的效果氫氧基磷灰石比也可增加牙 齒的抗酸能力並提升硬度。藉由微小顆粒沉積將牙本質小