一种光学pH传感器可以提早识别龋齿的发生位置，及早防范蛀牙的产生_技术前沿

华盛顿大学（UW）开发的一种光学装置可以在龋齿开始发育之前识别出患龋齿的牙齿，从而防止蛀牙。该原型名为O-pH，使用低功率照明系统和FDA批准的荧光染料溶液荧光素钠，无创测量牙釉质上的口腔生物膜酸度，并提供定量反馈。

研究人员曼努亚·夏尔马说：“牙菌斑中有很多细菌，当它们与食物中的糖相互作用时会产生酸。这种酸会导致牙齿表面的腐蚀，终导致蛀牙。因此，如果我们能捕捉到有关酸活动的信息，我们就能了解细菌是如何在牙齿生物膜或牙菌斑中生长的。”

O-pH是一种光学pH传感器，使用420 nm范围内的光激发荧光素染料。它使用光纤耦合、过滤的光电二极管收集荧光。当使用荧光染料时，该系统通过发光二极管发光，发光二极管照射在牙齿上，当探针悬停在牙齿表面上时，它会传输光并收集光。收集的光传回中央测量系统，系统利用光中的信息提供每个牙齿的pH值读数。

O-pH使用比率pH传感方法产生牙菌斑pH水平的数值读数，它测量的pH值范围为4到7.5，这是牙齿生物膜的典型pH值范围。UW团队使用相关系数为0.97的缓冲荧光素溶液将系统校准到实验室pH计。研究人员使用不同的缓冲溶液、人工牙和拔牙在体外验证了校准。

该团队在30名儿科受试者身上测试了该系统，在两组不同的受试者（清洗前和清洗后）中测量了糖漱口前后牙齿表面的pH值。华盛顿大学牙科学院的学生在一名教员的监督下进行了测量。O-pH值显示，清洗前和清洗后两组的生物膜pH值存在显著差异。临床研究证明，O-pH能够通过pH测量区分低生物膜负荷和高生物膜负荷。

研究人员说，这项研究的一个缺点是，在测试的每个阶段，无法一致地测量每个牙齿上的相同位置。为了解决这一限制，他们将增强O-pH值，使其具备生成图像的能力，该图像将立即向牙医显示高酸度的精确位置，即可能出现新洞的位置。该团队使用多模扫描纤维内窥镜将O-pH从基于点的设备转换为基于图像的设备，并在一个受试者身上测试了该原型。

Sharma说，并不是斑块中的所有细菌都会导致蛀牙。测量生物膜环境的酸度可以告诉牙医他们需要了解的潜在问题区域，而无需检测特定类型的有害细菌。

Eric Seibel教授设想在患者牙齿清洁之前进行O-pH酸度测试。牙医会用无味的荧光染料溶液冲洗牙齿，然后对牙齿进行光学扫描，寻找牙釉质脱矿的高酸性区域。

Sharma说：“我们确实需要更多的结果来证明它对诊断的有效性，但它肯定能帮助我们从数量上了解你的一些口腔健康状况。它还可以帮助患者了解糖对斑块化学成分的影响。”

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