Nat Communi | 邓旭亮/张学慧/汪尧进发现口腔运动可以使牙齿美白

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牙齿美白成为近期最受欢迎的美容牙科手术之一。已被证明为无损的经典牙齿增白剂如过氧化氢增白剂、光催化剂和压电催化剂，由于光照射和超声机械振动的物理刺激相对有限，其应用受到了限制。为了解决这一挑战，该研究提出一种基于热催化效应的无损和方便的牙齿美白策略：通过无处不在的口腔运动引起的温度波动来实现。

2022年7月29日，北京大学邓旭亮，张学慧及南京理工大学汪尧进共同通讯（南京理工大学为第一单位）在Nature Communications 在线发表题为“Pyro-catalysis for tooth whitening via oral temperature fluctuation” 的研究论文，该研究在冷却/加热循环下，通过热催化对有机染料进行降解，以模拟与摄入和说话引起的相关的自然温度波动。用热释电粒子包埋的水凝胶，在周围温度波动不大的情况下，可以使经常被饮料和调味品染色的牙齿变白。此外，以热催化为基础的牙齿美白作用表现出显著的治疗性的生物安全性和可持续性。总之，基于这一研究，最普遍的口腔温度波动将使基于热催化的牙齿美白策略具有巨大的实际应用潜力。

牙齿变色是一个越来越普遍的审美问题，因为它危害到人们对牙齿的信心。此外，通常在各种食物和饮料中摄入的外部显色剂很容易引起牙齿变色。因此，牙齿美白已经发展成为最受欢迎的美容牙科手术之一。临床牙齿漂白通常以高浓度活性过氧化脲和过氧化氢为基础，过氧化脲和过氧化氢分解时会产生超氧•O²⁻和•OH自由基。这些自由基进一步破坏有机色素分子的共轭双键，然后通过氧化反应将着色大分子降解为轻化合物。尽管牙齿漂白产品具有高效的美白效果，但它们可能会引起与高浓度的氧化自由基相关的严重副作用，如牙龈刺激、矿物质流失和牙齿过敏。因此，需要一种不需要额外外部能量或专门设备的有效、无损和无害的牙齿美白操作。

在我们的口腔环境中，温度波动是最普遍的刺激，当说话时，喝水时，嘴巴张开和关闭，在运动时，嘴巴呼吸。鉴于这些普遍存在的刺激因素，研究者提出了一种基于热催化效应的无损且安全的牙齿美白策略，该策略可通过嵌入水凝胶中的热催化颗粒实现。BaTiO3 (BTO)作为一种环保型无铅热释电材料，在光致温度变化和废热25 -降解染料等热催化领域备受关注，以H2TiO3纳米线为模板晶体，采用水热法合成了经典的铁电四方BTO纳米线，钙钛矿结构的变形使BTO纳米线产生热释电效应。研究者演示了在冷却/加热循环下通过热催化降解有机染料，以模拟习惯性摄入和言语引起的温度波动。在口腔自然温度循环的小温度波动下，热释电颗粒嵌入水凝胶可以显著地美白因经常饮用饮料和调味品而染色的牙齿。

基于热催化效应的牙齿美白演示（图源自Nature Communications ）

为了评价热催化凝胶的生物相容性，将成纤维细胞(L-929)与BTO纳米线共培养，采用活/死荧光染色和典型细胞计数试剂盒8 (CCK-8)法进行评价。荧光显微镜图像展示了不同BTO纳米线剂量下为期三天的问题培养。当BTO纳米线剂量达到0.3 g ml⁻¹时，细胞活力没有明显下降，表明BTO纳米线具有生物相容性。CCK-8测定结果显示：各实验组细胞存活率均在70%以上，表明BTO纳米线对成纤维细胞无细胞毒性。说明以热催化为基础的牙齿美白作用表现出显著的治疗性的生物安全性和可持续性

细胞安全性鉴定（图源自Nature Communications ）

通过热催化对有机染料进行降解，以模拟与摄入和说话引起的相关的自然温度波动。用热释电粒子包埋的水凝胶，在周围温度波动不大的情况下，可以使经常被饮料和调味品染色的牙齿变白。此外，以热催化为基础的牙齿美白作用表现出显著的治疗性的生物安全性和可持续性。总之，基于这一研究，最普遍的口腔温度波动将使基于热催化的牙齿美白策略具有巨大的实际应用潜力。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-32132-3

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