納米粒子可幫助防治蛀牙

圖片說明：金合歡醇通過納米載體可以釋放到牙齒孔洞引起的牙齒空斑處。圖片來源：Michael Osadciw/University of Rochester

能夠減少牙齒空斑以及防治蛀牙的治療藥劑往往會在發揮藥效之前被唾液或在吞咽時去除。但一個研究團隊研製了一種能夠有效防止藥物被沖刷走的方法。

牙齒空斑主要是由細菌侵入而形成的具有粘性的聚合物基質構成，該聚合物基質能夠牢固地粘附在牙齒表面。在羅切斯特大學（University of Rochester）的Danielle Benoit博士以及賓夕法尼亞大學口腔醫學院（University of Pennsylvania's School of Dental Medicine）的Hyun Koo博士的共同帶領下，科研人員們發現了在唾液存在的條件下，向牙齒空斑中投送抗菌試劑的新方法。

他們的研究結果發表在ACS Nano期刊上。生物醫學工程助理教授Benoit說：「我們的研究主要面臨兩大挑戰，首先我們需要確定如何將抗菌藥物投送到蛀牙處並使其保持在那裡，其次我們還需要研究如何在蛀牙的確切位點釋放試劑。」

為了將抗菌藥物金合歡醇釋放到目標位置，科研工作者們製備了一種球形顆粒，被稱為納米載體。他們使用陽離子的或者帶正電的聚合物來製造顆粒的外殼。對於載體的內部，科研工作者們使用疏水的、對pH敏感的聚合物來保護藥劑。

藥物載體的外殼帶有正電荷，這使得藥物載體可以固定在牙齒的表面，這主要是因為牙釉質一部分由羥基磷灰石（hydroxyapatite，HA）組成，而羥基磷灰石帶的是負電荷。就像電荷相反的磁鐵會互相吸引，羥基磷灰石和納米顆粒也是如此結合在一起。由於牙齒被唾液包裹，科研工作者們不敢確定納米顆粒是否會附著在牙齒表面。但是最終研究發現，納米顆粒不僅能夠保持在牙齒表面，它們還能與聚合物基質牢固地結合，並粘附在牙齒的空斑上。由於納米顆粒能粘附在被唾液包裹的牙齒及空斑上，Benoit和他的同事們就將納米粒子用於投送抗菌藥劑到所需的目標位置。接下來，科研工作者們需要好好考慮如何有效地將藥劑釋放到牙齒空斑中去。

內部載體材料的關鍵特性是它在酸性或者低pH的條件下不穩定，例如在pH為4.5時，藥物就會從納米顆粒中迅速釋放出來。這也恰恰是牙齒空斑暴露在葡萄糖、蔗糖、澱粉以及其他能夠引起蛀牙的食物中時會達到的pH濃度。換句話說，當暴露於能引起蛀牙的飲食中時，納米顆粒就會釋放藥物，而且可以精確地在最需要的時候出現，快速抑制產酸菌。

科研人員對感染了突變鏈球菌的小鼠測試了該藥物的效果，突變鏈球菌是引起蛀牙的主要細菌。本研究的共同作者，口腔正畸學教授Hyun Koo說：「我們的測試方法是對小鼠進行一天兩次的藥物釋放，這是模擬一個人一天早晚要進行的刷牙活動。當沒有使用納米顆粒進行藥物釋放時，對於蛀牙幾乎沒有什麼效果，只有少量蛀牙的嚴重程度得到了緩解。但是，當使用納米顆粒載體來運載抗菌藥物時，蛀牙的數量以及嚴重程度都顯著減少和降低。」

牙齒空斑的形成及蛀牙的形成都是一個慢性的過程，因此需要經常去牙醫那裡檢查牙齒的情況。研究者們希望在未來的某一天，這樣的情況能得到改善，牙齒空斑以及蛀牙能夠像其他與生物膜相關的疾病一樣得到永久的治癒。（科學之家，譯審：HH Lang）

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