纳米技术运用于牙科手术,改善牙齿矫正效果

科学家尝试以带有酵素的纳米粒子应用于牙科手术，提升牙套矫正的效果，让错位的牙齿重新回到正确位置。研究结果显示先使用纳米技术处理过伤口的大鼠，佩戴牙套之后牙齿排列情形比经传统手术处理的大鼠效果更好、复发次数较少、复元快、痛苦也比较低。

这项新的纳米技术由以色列理工学院（Technion-Israel Institute of Technology） 助理教授 Avi Schroeder 带领的研究团队发布于《ACS Nano》期刊。Schroeder 认为他们试图改变 5,000 年以来手术进行的原则，因为目前任何手术刀都无法分辨出健康与生病的组织，但是酵素却可以做到分辨两者的差异。

透过改造蛋白质水解酵素，他们能让酵素在不伤害其他健康组织的前提下分解特定组织。研究团队相信这项技术能够在未来使手术过程变得更精准，减少对健康组织的伤害。

目前齿腭咬合不正的治疗方式中，医师用牙套让牙齿移动到正确位置之前，会先进行小型手术将连结牙齿与骨骼的胶原纤维切断，但这样的方式手术过程及恢复期除了会造成患者的痛苦，还有约 40% 患者会再度复发，得再重新经历痛苦的治疗过程。

因此，研究团队针对咬合不正的治疗方式设计了新处理步骤，利用他们研发的纳米技术疗法改善治疗过程。研究团队制造一种由外层脂质微脂粒包覆内部胶原蛋白酶（collagenase）的纳米粒子，利用身体内本身自然产生的酵素分解胶原纤维，再用另一种天然生物分子，使患者配戴牙套、牙齿正确排列之后重新产生纤维。

胶原蛋白酶能削弱胶原纤维并使其降解，但这个功能需要钙离子的活化才能开启。这种活化步骤能在口腔内自然发生，而为了确保胶原蛋白酶只在手术部位活化，纳米粒子外层的脂质微脂粒就扮演保护角色，负责确保胶原蛋白酶运输过程的安全，让纳米微粒在接触到牙龈与牙齿之间的龈沟（sulcus）后再发布胶原蛋白酶，并与环境中的钙离子作用。

研究团队发现特定浓度的胶原蛋白酶会造成胶原纤维强度降低约 50%，让牙套更容易改变牙齿的方位，几个小时后，体内的纤维母细胞（fibroblasts）会感应到胶原蛋白强度不够并开启重塑机制，让胶原纤维回复到原本强度。

研究团队在大鼠实验得到的成果显示，经过纳米手术后的大鼠比接受传统手术的大鼠牙齿排列情形好上 3 倍，除此之外复发机率也降低许多，并且经历较少痛苦。

团队认为纳米手术能帮助组织及骨骼重新被调整至新方位，不像传统治疗方式一样，牙齿很容易受到压力又回到原来位置。这些研究成果显示纳米手术技术能改善过去治疗的成果，未来很有潜力取代原本的侵入性传统手术疗法。

Schroeder 表示，这项研究展现了生物手术的运用价值，未来研究团队将会继续将技术应用于其他器官及其他更有挑战性的尝试。目前也有超过 80 种纳米技术应用在各种类型，从癌症治疗乃至组织重塑等医疗领域。