專題討論7:口腔醫學材料之奈米境界
Exploring the Nano World of Oral Biomaterials

S7-5
奈米生物技術在口腔醫學與幹細胞組織再生的應用
Application of Nanobiotechnology in Oral Medicine and Stem Cells Tissue Regeneration
陳敏慧
台灣大學牙醫專業學院臨床牙醫研究所

生物奈米技術是21世紀的關鍵技術,生物奈米技術將增進經濟、醫療和技術領域的發展,而應用於生物醫學領域上必須整合化工、材料、與生醫領域之技術。同時奈米技術的浪潮衍生出醫學技術革命及新的醫學分支,如奈米醫學、奈米生物學、奈米生物化學、奈米生物能量電子學、奈米生物醫學材料等等。 奈米材料也同時在組織工程的研究與發展上,拌演了極重要的角色。奈米生物技術在在口腔醫學與幹細胞組織再生亦可有相當多的應用。

幹細胞(Stem cells)是具有無限分化及分裂能力,可分化為多種特化細胞的潛能的細胞。胚胎幹細胞及成人幹細胞的應用,隨著基因體資訊的發展與生物材料的研發,帶來組織工程與再生醫學的發展潛力。以目前的發展,幹細胞已可應用於多種組織的再生了,包括肌肉、軟骨、骨組織、肝臟、心臟、腦神經、肺臟、小腸血液細胞等,牙齒再生更開啟了器官再生的契機。再生醫學乃藉由細胞 、智慧型生醫材料、生物活化分子訊息提供適當的訊息以促進生物有自癒的能力。以奈米技術探討再生過程的分子作用機轉,發展可適時釋放蛋白質? 縮氨酸(peptide) ? 與基因的類似生物訊息之系列裝置,利用最高劑量與釋放機制作成無侵犯性傳輸系統。

為了探討幹細胞組織再生,可以利用細胞奈米分子標記進行細胞活體追蹤。細胞活體追蹤必備的主要條件是1.能高效率轉入細胞2.具生物相容性,減低藥物毒性3.可長效性偵測。日前利用奈米粒子研發高效率、低毒性、長效性的幹細胞標記分子,可以使幹細胞在活體狀態仍可檢測,進一步植入人體內後可以進行追蹤,有別於一般螢光細胞標記分子殺死細胞才能在鏡下觀測。

此外,亦可以利用MRI非侵入性的偵測體內物質,因此標記分子使用鐵與氧化鐵等MR contrast agents。將前述MR nanoparticles 以適當的材料塗覆便可增加其轉入效率進而可以減少使用量,達到降低細胞毒性的目的。

目前在台灣大學牙醫專業學院之幹細胞組織再生與生醫材料研發中心,致力於探討軟骨再生,骨再生,唾液腺再生與牙齒再生,利用奈米生物技術將可進一步探討其機制,促進更多的發展與應用。