注：文末有研究团队简介及本文科研思路分析

随着生活水平的提高，人们对自身的健康状况日益重视。近年来，市场上出现了越来越多的智能可穿戴电子设备，人们也渐渐习惯了通过可穿戴设备对自己的健康状况进行监控。可穿戴设备，即可以直接穿戴在人体上的便携式设备。在相关软件的支持下，可穿戴设备能够实现记录、分析甚至治疗疾病，以及随时监测佩戴者的健康状态。若可穿戴设备能够在医生诊疗之前对疾病进行初级筛查，并能辅助医生进行诊断，则可在很大程度上节约有限的医疗资源，提高相关疾病的发现与治愈几率。

龋齿和牙周炎是口腔常见疾病，在全球范围内具有较高的发病率和患病率。早期龋齿和牙周炎可以简单地利用局部氟化物、治疗性密封剂或洁牙等方式进行治疗。若龋齿和牙周炎得不到及时治疗会严重影响口腔健康，甚至导致牙齿脱落，需要高昂的修复费用。针对隐性龋齿和牙周炎进行早期诊断和筛查，将显著降低牙科疾病恶化的风险。然而，早期的牙齿病变往往比较隐秘，其发现只能依赖牙医的细致检查。是以人们亟需开发一种简单、使用方便、成本低廉的牙齿病变早期检测技术和病变部位精准定位方法。近日，中山大学生物医学工程学院的周建华教授（点击查看介绍）团队和哈佛大学Yu Shrike Zhang（点击查看介绍）团队一起合作，创新性地研发出一种能够精确定位牙齿病变部位的技术，相关研究成果发表在国际重要期刊Advanced Materials（内封面文章）。

图1 牙套及其对病变部位挥发性腐化气体（VSCs）的响应示意图

该团队设计并制作了一种基于氧化锌-聚二甲基硅氧烷纳米复合材料的牙套，并将此牙套用于牙齿疾病的筛查。该牙套具有良好的稳定性、生物相容性和低生物毒性，可通过检测隐秘病变部位局部释放的腐化气体（VSCs）准确定位牙体病变的位置。临床实验结果表明，此牙套不仅能够准确地定位龋齿和牙周炎的位置，而且有望揭示其他隐蔽的牙齿病变，实现牙齿疾病的早期筛查。该牙套具有以下独特优点：i）制备简单，成本低廉，性能长期稳定；ii）具有准确的定位能力，可揭示每颗牙齿上隐蔽的病变部位；iii）透明且不影响美观，柔软舒适。

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A Transparent, Wearable Fluorescent Mouthguard for High Sensitive Visualization and Accurate Localization of Hidden Dental Lesion Sites

Xuemeng Li, Chongdai Luo, Quanying Fu, Cuiping Zhou,* Marina Ruelas, Yingshuting Wang, Jinxu He, Yangyang Wang, Yu Shrike Zhang*, Jianhua Zhou*

Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202000060

周建华博士简介

周建华，中山大学生物医学工程学院教授，哈佛大学访问学者。2011年于香港科技大学取得博士学位，2011年至2012年在日本东北大学工作，2012年4月起就职于中山大学。

研究领域涵盖微流控技术、微纳加工技术、生化传感及快速检测、高通量检测与筛选、影像介导药物治疗载体、组织工程及再生医学。在相关领域以第一作者或通讯作者在国际高水平期刊上发表SCI论文60余篇，其中包括领域主流期刊Nat. Commun., Adv. Mater., Small, Lab Chip, Adv. Funct. Mater., Biosens. Bioelectron., Anal. Chem.等。获国家发明专利三十余项，主持包括国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目和青年项目、广东省自然科学基金等十余项科研项目。

https://www.x-mol.com/university/faculty/62331

Yu Shrike Zhang博士简介

Yu Shrike Zhang，就职于美国哈佛大学布列根和妇女医院，研究领域包括3D生物打印、芯片上的器官、微流体、生物医学成像和生物传感、重建功能组织及其仿生模型。在Science, Nat Rev Mater, Adv Mater, Biomaterials, Angew Chem, ACS Nano 等权威刊物上发表论文120余篇。

https://www.x-mol.com/university/faculty/44748

科研思路分析

Q：这项研究最初是什么目的？或者说想法是怎么产生的？

A：周建华博士团队在微纳加工技术、生化传感、诊疗技术等领域有着丰富的理论和实践基础，团队一直致力于口腔生化检测和其他体液检测的相关工作；与哈佛医学院的Yu Shrike Zhang一直保持着长期紧密合作。基于临床的需求，研究团队提出了通过口腔检测的达到防治龋齿、牙周病的设想，但由于目前基于口腔硫化氢气体的检测方法多用于检测口臭，无法达到定位龋齿、牙周病的特点。经过与团队内临床医生的多次交流和讨论，我们提出了检测牙套的外观设计和想法，并结合氧化锌的高灵敏、聚二甲基硅氧烷易于柔性加工的特点，形成了口腔疾病的定位诊断的初步设想。

为了维护口腔健康，人们通常需要定期进行口腔检查。但面对口臭等这类影响不大的问题，总会有一部分人由于工作繁忙、惧怕医生等的原因无法及时去医院检查。如果能有一款产品可以在不影响日常生活的前提下，随时对口腔的健康状况进行实时监测，那么既可以简化就医流程，又能早期发现口腔疾病及时治疗，从而避免之后对身体健康产生更大的影响。这个问题所涉及的生化传感及快速检测正好是我们重点关注并研究的领域，所以我们就以此为关注点研发了上述的检测牙套。

Q：研究过程中遇到哪些挑战？

A：如何提高牙套检测的灵敏度是我们在研究过程中遇到的最大的挑战。只有提高检测牙套的灵敏度，才能实现龋齿和牙周炎的早期筛查。为此我们对荧光探针的选择，牙套成分的配比，加工制备条件进行了多次实验才制成了最终的牙套成品；在此过程中我们也参考了一些牙科方面的专业意见。

Q：该研究成果可能有哪些重要的应用？哪些领域的企业或研究机构可能从该成果中获得帮助？

A：该检测牙套在临床实验上表现优异。因其具有很高的灵敏度且穿戴舒适，可作为口腔生化平台对佩戴者的口腔健康状况进行诊断和治疗，还可进一步帮助了解消化道和呼吸道的健康状况。我们相信这项研究成果会为IVD企业提供一个崭新的发展方向。相关产品问世后可广泛的应用在口腔保健机构、体检机构和社区医院等处，既节省了宝贵的医疗资源，又降低了检测的成本。