口腔疾病如蛀牙、牙周病和真菌感染等是全球關注的公共衞生議題,每年相關的醫療開支龐大。這些口腔疾病的成因,主要是致病細菌或真菌附著牙齒表面並形成生物膜群落。美國國家衞生院的數據顯示,65 - 80%的人類口腔感染是由生物膜導致。
香港大學(港大)工程學院和牙醫學院合作的研究團隊,首次揭示納米鑽石對口腔致病生物膜有抑制作用,並有效對抗口腔内浮游的細菌等微生物病原體,具潛力發展為新一代抗菌劑,為纏繞人類已久的口腔健康問題,提供有效的解決方案。研究結果已於學術期刊《Biomaterials Science》刊登,題為「納米鑽石對口腔致病生物膜的抑制作用」。
蛀牙是人類最常見的疾病之一,影響著全球近半(48%)超過30億人口,主要是口腔内產生酸性的細菌在牙齒表面形成一層生物膜所引致,變異鏈球菌(Streptococcus mutans)被認為是發病的關鍵。牙周病是人類第六大流行疾病,全球患病率為11.2%,主要由牙齦卟琳單胞菌(Porphyromonas gingivalis)誘發。而口腔内的微生物失調,與肥胖、阿爾茨海默氏症和心血管疾病等全身系統疾病均有關連。這些病原體一直對抗生素存有高抗藥性,目前未有徹底的解決方法。另一種對身體可能構成嚴重影響的口腔疾病是真菌感染,而針對抑制真菌滋長的研究,過去十多年並沒有多大進展。
今次研究由電機電子工程系助理教授褚智勤博士,以及牙髓病學臨床助理教授聶燊朗醫生共同擔任首席研究員。他們發現,經高壓高溫處理的納米鑽石,對幾種預選的口腔病原體,包括真菌(白色念珠菌和光滑念珠菌)和細菌(變異鏈球菌和牙齦卟琳單胞菌)的生物膜形成,有明顯的抑制作用,對消除經已形成的生物膜也具有一定作用。
「納米物料是當前物料科學的熱門課題。這些超小粒子能滲透入微生物當中,又可利用作廣泛的藥物輸送。我們的研究説明了這些納米粒子能操控病原體内的遺傳機制,防止它們附著在任何物質的表面,因而對生物膜的形成有抑制作用。」褚智勤博士和聶燊朗醫生解釋説。
「鑽石具有彈性表面和優異的生物相容性的特性,而納米鑽石已證實對人體無害。我們的實驗成果不單有助理解納米鑽石和口腔病原體的關係,更展示了納米鑽石應用於臨床抗菌治療的巨大潛力,讓相關的臨床應用研究得以加快開展。」褚智勤博士和聶燊朗醫生補充説。
他們表示,研究成果可延伸應用於對付其他的感染,尤其是真菌感染。幼童和長者,愛滋病和糖尿病患者,以及需長期服用類固醇或進行癌症化療的病人的免疫力較低,容易受真菌感染,而由於真菌細胞與人體細胞非常相似,研發對人體無害的抗真菌劑一直是科學家的重大的挑戰。
刊登於Biomaterial Science, 2021 年第15期的論文「納米鑽石對口腔致病生物膜的抑制作用」
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