你敢嘗試以微創機械人洗牙嗎?

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傳統的洗牙方法很耗時,過程或會令人感到疼痛。

牙菌斑是人們最常面對的口腔問題,它是依附牙齒表面上的細菌膜,若果處理不當,會令牙齒發黃,引致牙石,影響外觀,嚴重會侵蝕琺瑯質,造成蛀牙。如果牙根積累牙菌斑,或會導致牙齦炎及牙周炎。

要清潔牙菌斑,除了需要每日早晚仔細刷牙,也有很多人會選擇牙醫的洗牙服務。現時牙醫主要用傳統的牙科工具,如鐮型刮器,再以超聲波洗牙機清除牙石。可是傳統方法很耗時,過程或會令人感到疼痛,部分人見到醫生的鐵器便已不寒而慄。最近,一班來自賓夕凡尼亞大學的牙醫、工程師和生物學家,便成功開發了一支能夠有效清潔牙齒的微創機械人軍團,可以精確、深入地消除牙菌斑和牙石,這種技術或會成為牙醫學的新趨勢。

賓夕凡尼亞大學牙醫醫學教授 Hyun Koo 領導今次的研究團隊,他其中一個長期研究興趣是如何清理牙齒上的細菌膜。要有效清潔牙菌斑和牙石其實很困難,它們形成的矩狀結構,能保護細菌免受抗菌物質攻擊。早在是次研究之前,他和他的同事就研究出以氧化鐡的納米粒子,作為仿生催化劑,刺激過氧化氫局部釋放物質,破壞細菌膜。機緣巧合之下,Koo 和他的團隊,發現賓夕凡尼亞大學工程學院有研究人員,正在開發以氧化鐡納米粒子為零件的微創機械人。於是,兩個部門一拍即合,擕手進行研究。

機械人能有效清理玻璃表面上的細菌膜。 圖片來源:Geelsu Hwang,Edward Steager

這支機械人軍團起名為 CARs,英文全寫是 Catalytic Antimicrobial Robots,直譯是「催化抗菌機械人」。CARs 由兩個系統組成,一個是清除牙齒表面的細菌膜,另一個就負責深入牙縫、牙根之間進行清潔,包括進入最難清理的根管峽(isthmus),即是牙根内兩條根管之間的地方。CARs 的機械人軍隊主要靠工程學團隊研發的磁力系統作無線推進,而它們的殺菌武器則是 Koo 團隊之前開發的氧化鐡仿生催化劑。若果要清潔牙齒深入的部分,機械人會嵌入到 3D 抗菌凍膠中,再探入口腔內進行清理。

研究團隊首先在玻璃平面和狹窄的玻璃管進行清潔測試,及後更成功完成臨床測試,證實兩組系統都能有效地清理牙齒。Koo 指,傳統的洗牙方法分三大步驟,先破壞細菌膜的保護層,再殺死細菌,繼而移除細菌膜的物質。他表示,新的微創機械人系統能同時進行三個步驟,而且移除過程不留痕跡,不會殘留細菌膜在口腔,故此短期復發的機會亦會大大減少。

是次研究有望可以發展出一套能精確地清除表面微生物的系統,他認為現代醫學已經進入後抗生素年代,這種系統對其他生物醫學領域會日益重要。除了醫學價值外,亦能發揮工業用途,如清潔運水管道。Koo 的研究項目除了得到賓夕凡尼亞大學支援,也獲得美國國立衞生研究院和國家科學基金會的研究撥款,希望相關技術能在未來得到更廣泛的應用。