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香港大學牙醫學院的研究團隊應用納米技術擊退口腔細菌

2015年02月10日

香港大學牙醫學院主導的跨院校及多學科研究團隊應用納米技術，改善常用於對抗口腔中細菌的抗菌/殺菌劑（氯己定/洗必泰）的效能。

這開拓性的研究，最近發表在PLoS ONE科學雜誌上。該研究團隊把多孔的納米二氧化矽粒子浸泡在含純洗必泰的化學溶液內，因而製造具有緩慢釋放和長效的抗菌劑。洗必泰是有效的抗菌劑，並且廣泛應用於臨床牙科和醫療上。

通過在實驗室內用肉眼判斷，載有純洗必泰的納米顆粒 (Nanoparticle-Encapsulated Chlorhexidine)能抑制引致蛀牙、牙周病、和其他口腔感染的細菌增長。研究團隊發現該顆粒抗菌作用可持續3天。相比之下，普通濃度的洗必泰漱口水的抗菌作用僅維持6 - 10小時。

此外，洗必泰納米顆粒不但能有效控制自由浮動、或浮游細菌，亦能防止細菌在塑料表面生長而形成的群菌，稱為細菌生物膜 (Biofilms)。因為細菌生物膜能引致人類各種疾病，該文作者認為新型號的洗必泰納米顆粒產品“有潛質開發來用於臨床應用的新型及有效的抗菌劑”。

每個二氧化矽納米顆粒有許多約2.5納米寬的氣孔，因此可載入純氯己定溶液*

這種二氧化矽納米顆粒的抗菌產品關鍵是有效地吸收及緩慢釋放純洗必泰。此特性是因納米顆粒的細小直徑，其平均值約為140納米（1納米是一毫米的百萬分之一），以及許多窄和中空的管道稱為微孔，每一個微孔的寬度約為2.5納米。把這種多孔納米顆粒放入溶於酒精（乙醇）的純洗必泰溶液中浸泡過夜，結果納米顆粒能載有21.8% 的洗必泰。

將洗必泰納米顆粒放到五個含自由浮動的口腔細菌的樣本中，相對低濃度的洗必泰納米顆粒在1天內能夠抑制所有的細菌生長（最低濃度50 -100μg/ mL的洗必泰納米顆粒）及能抑制對抗變形鏈球菌(Streptococcus mutans)，遠緣鏈球菌(Streptococcus sobrinus)，具核梭桿菌(Fusobacterium nucleatum)，放線桿菌(Aggregatibacter actinomycetemcomitans)和糞腸球菌(Enterococcus faecalis)）。此外，低濃度（100 - 200μg/ mL）的洗必泰納米顆粒加入上述五個不同的單菌生物膜，能在1天內抑制細菌生長。相比之下，沒有載入洗必泰的納米顆粒本身是沒有抗菌作用。

三種口腔細菌混合一起形成的生物膜（上圖），放入氯己定納米顆粒溶液後，生物膜沒有形成（下圖），被染成綠色的存活細胞顯示在共聚焦激光掃描顯微鏡*

研究團隊進行下一步實驗，將納米洗必泰顆粒放到含有三種不同組合的混合細菌生物膜的塑料表面上，包括牙齦卟啉菌(Porphyromonas gingivalis，這種菌是牙周病的主要致病菌)。結果發現，低濃度的洗必泰納米顆粒（12.5-100μg/ mL）能夠抑制細菌膜生長長達3天。舉例來說，100μg/ mL的洗必泰納米顆粒能夠在3天內抑制遠緣鏈球菌，具核梭桿菌和牙齦卟啉菌混合細菌膜的生長，研究團隊通過掃描電子顯微鏡和激光掃描共聚焦顯微鏡的研究證實了這發現。

值得一提的是該研究團隊認為本“概念論證”的研究，有潛力來發展成為一種具有“強效抗菌作用”的新洗必泰納米顆粒產品。二氧化矽在美國已被批准使用在植入體，他們指出如進行更多更好的研究，洗必泰納米顆粒發展成為對抗人體各種微生物/細菌的有效抗藥劑。

這項研究得到香港研究資助局資助，該跨院校及多學科的研究團隊成員包括香港大學牙醫學院金力堅教授（牙周病學臨床教授及項目負責人）和李璿（博士研究生）；新加坡國立大學牙醫學院C Jayampath Seneviratne助理教授；香港浸會大學化學系梁湛輝助理教授和黃志軒博士研究生；香港中文大學化學系李兆峰博士研究生；香港中文大學中醫中藥研究所梁秉中教授，劉碧珊助理所長及屈子鈴博士後研究員。

*圖片使用是根據以共享創意-署名-姓名標示 2.5 通用版。
來源：Seneviratne CJ, Leung KC-F, Wong C-H, Lee S-F, Li X, Leung PC, Lau CBS, Wat E, Jin L. Nanoparticle-encapsulated chlorhexidine against oral bacterial biofilms. PLoS ONE 9(8): e103234. doi:10.1371/journal.pone.0103234. Open access article: http://bit.ly/10gZy5i,
Medline link: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25170958

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