【科技應用】利用奈米鑽石降低根管治療重複感染率

■相信很多人聽到牙醫的鑽頭聲都嚇的皮皮剉,但科技的進步能讓我們減少被重複鑽的命運。

American Chemical Society/Dong-Keun Lee
American Chemical Society/Dong-Keun Lee

撰文|方程毅

從小到大大家看牙醫的次數一定不少,在臺灣看牙齒便宜又方便,可憐的血汗牙醫師只能從健保中獲取不相襯的微薄利潤。其中根管治療大家應該不陌生,牙齒蛀到一定程度無法補之後,就只好做根管治療,根管治療比較通俗的說法是抽神經。它的大致的步驟是先打開牙髓腔,去除發炎的牙隨後再利用根管挫(file)執行機械性清創(mechanical debridement)把根管內的神經血管清除,並進行消毒,待回診後若根管內沒有化膿發炎的現象,就會利用Gutta Percha(GP)這個材料把根管封填起來。

本文要介紹的新研究便是「封填」這個最後的關鍵步驟,因為一旦封填就要確保不會再度感染,若是再度感染便要重新打開牙隨腔,對病人跟牙醫來說都是件痛苦的事。現行普遍用於封填牙隨腔的材料GP是一種樹膠(沒有打錯字,真的是樹膠而非塑膠),非常適合用於根管治療,因為它無毒、便宜、容易移除而且長久被醫界使用,但是GP的封填能力並非完美,因為牙隨腔中會有很多小分支,材料不一定能完全填塞到這些小縫隙,而且GP對於牙齒的附著力也不夠好,因此有可能在封填過程中產生留下一些小空間,這些空間就是細菌滋生的絕佳環境,也是造成二次感染的原因。

美國加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles, UCLA)最新發表的研究便將奈米鑽石(nanodiamond)混進GP形成一複合材料,以增加封填時的殺菌效果並增加它的機械強度。奈米鑽石大小大約4-6奈米,之所以將奈米鑽石鑲嵌進GP中,是因為已有研究指出奈米鑽石具生物相容性(biocompatibility) 而且可以做為藥物傳輸的媒介,更重要的是它本身就有抗菌的特性。由GP跟奈米鑽石形成的複合材料被研究團隊命名為NDGP(NanoDiamond-embedded Gutta Percha),既然奈米鑽石可以當作藥物傳輸的媒介,所以在製作NDGP並進行填塞之前便先讓奈米鑽石攜帶抗生素阿莫西林(Amoxicillin),再將其混入GP之中形成複合材料NDGP,最後再將NDGP拿來填塞牙隨腔,假使真的有細菌滋生也能被奈米鑽石及藥物殺死,一般根管治療填塞GP的時候並不會加入藥物,所以只能在填塞之前盡力將牙隨腔清理乾淨,而NDGP因為奈米鑽石本身能抗菌,又外加攜帶藥物,就能更加避免封填之後的感染。

1110-2除了能夠抗菌之外,加入奈米鑽石的NDGP填塞能力也是一大關鍵,若是加入奈米鑽石之後封填能力變弱,灌入牙隨腔反而產生更多縫隙跟小空間讓細菌滋生,那增加殺菌能力就沒有意義了。幸運的是,實驗團隊利用X-光證明加入奈米鑽石之後的GP填塞能力幾乎沒有改變,依舊是個適合用於根管治療的材料。更重要的是奈米鑽石讓GP的機械強度上升,用比較專業的材料術語描述就是楊氏係數(Young’s Modulus)、拉伸強度(tensile strength)及韌性(toughness)都上升,伸長率(percent elongation)稍稍下降,簡單來說就是變的比較堅固,但延展性變差,不過材料塞在牙隨腔裡面其實也不需要什麼延展性,所以強度的增強能讓牙齒更穩固,否則一個中空的腔體裡面塞上強度不好的填塞物是很脆弱的。這項研究被發表在美國化學協會ACS Nano期刊上,並獲得sciencedaily網站報導。

本論文作者之一,UCLA博士後研究員Dong-Keun Lee表示:「被奈米鑽石強化過後的GP結合許多優越性質於一體,包括大大改善其機械性質以及增加根管之療之後對抗細菌的能力。」

值得一提的是,這篇研究論文的作者雖然都出自UCLA但卻來自許多不同領域,包括口腔生物醫學(Division of Oral Biology and Medicine)、牙醫學院(UCLA School of Dentistry)、藥學系(Department of Medicine)、生醫工程(Department of Bioengineering)及加州奈米系統研究中心(California NanoSystems Institute)等,共14個機構,現今學術技術如此複雜,只靠一己之力或是一系之力是絕對不夠的,從這項研究也足以見得跨領域研究的重要性。

※本文特別感謝源泰牙醫診所林奕廷醫師提供根管治療過程及醫學專業術語諮詢

 

原始論文:Lee, Dong-Keun, Sue Vin Kim, Adelheid Nerisa Limansubroto, Albert Yen, Akrivoula Soundia, Cun-Yu Wang, Wenyuan Shi et al. "Nanodiamond-Gutta Percha Composite Biomaterials for Root Canal Therapy." ACS nano (2015).

參考資料:

  1. Nanodiamonds might prevent tooth loss after root canals
  2. University of California - Los Angeles. "Nanodiamonds might prevent tooth loss after root canals: Tiny particles strengthen the compound used to fill teeth, ward off infection." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 October 2015.
  3. American Chemical Society. "Diamonds -- a tooth's best friend?." ScienceDaily. ScienceDaily, 21 October 2015.

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作者:方程毅 科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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