以極強力的光源照射敏感性牙齒
深入瞭解牙本質知覺敏感症
同步加速器是個有如八個足球場大的機器，會發出比太陽更明亮十億倍的光源。1同步加速器極強力的光源照射著敏感性牙齒，出色的影像技術讓我們能更深入瞭解產品對於敏感性牙齒的作用方式
同步加速器是什麼？
在 2015 年，科學家使用全世界最強力的 X 射線技術來掃描，解讀在西元 79 年2因為維蘇威火山爆發而被埋藏並碳化的古卷軸文字。這個赫庫蘭尼姆卷軸 (Herculaneum scroll) 是在 1752 年從一個和凱薩大帝有關的別宮中挖掘出土，並且已經燒焦、脆弱不堪且難以解讀。現在，透過同步加速器所產生的高能量 X 射線進行成像，讓現代的民眾有機會看到來自所謂｢無法看見的藏書」裡面的完整文字。3 看不見的內容已變得能被看見。
現在運用這個相同技術來增進我們對敏感性牙齒的了解，而結果也同樣具有啟發。同步加速器能發出比醫療 X 射線更明亮一千億倍的極強力X光源，並首次讓科學家能夠深入看見牙齒內部，觀察牙膏配方如何隨著時間經過進行封閉牙本質小管。我們相信這是一項科學的突破，也會對於牙膏的作用有更深的認識。
牙本質知覺敏感症：痛點
牙本質知覺敏感症（DH），又稱為敏感性牙齒，是一種常見的症狀。多達三分之一的成年人都可能有牙本質知覺敏感症的困擾，但令人驚訝的是只有約一半的人會積極處理這個問題。4其實只要透過簡單的牙膏選擇就能幫助緩解敏感性牙齒的疼痛了。現在，透過開創性的新研究，我們開始能看見更多的細節。
牙本質知覺敏感症的相關研究已持續超過一個世紀，主要集中在流體動力學理論，其表示牙本質小管內的液體流動是造成牙齒敏感的主要原因。5,6 研究探討了牙膏配方如何深入並封閉牙本質小管。這樣能減少液體流動並避免刺激牙齒神經；但還是要眼見為憑。
近幾年來，傳統的影像技術幫助我們看見藉由刷牙，牙膏配方在牙齒的牙本質上封閉的深度與持久性，但我們一直無法觀察隨著時間的推移，牙膏配方對於牙本質封填的效果，直到現在。這是一個艱鉅的任務，畢竟一個牙本質小管的直徑只有一根髮絲的五十分之一，而一顆牙齒可能有多達 3 萬個牙本質小管。而這一個嶄新的方法與尖端技術，讓我們得以觀測牙膏在這個複雜的微結構中如何作用。
Haleon消費保健事業體，持續推進研究敏感性牙齒的科學，並且持續優化舒酸定牙膏的配方。這樣的決心引領我們前往格勒諾布爾的歐洲同步加速器研究中心 (European Synchrotron Radiation Facility, ESRF)，運用全球最大的同步加速器之一，在瞭解牙膏的技術上有所突破。
Haleon消費保健事業體口腔健康研發的負責人Dr Christabel Fowler 說明其中原因：
「我們致力於配方的優化，運用最頂尖的科學，幫助民眾緩解與保護敏感性牙齒。 我們以同步加速器進行研究便是以這樣的目標為基礎。我們希望新的技術能讓我們更全面地觀察牙齒結構以及我們產品的作用方式。若能更清楚地讓牙醫師瞭解牙膏的作用方式與背後的科學，就能幫助患者選擇有助於緩解敏感性牙齒的牙膏。」
根據牙醫師的回饋，瞭解牙膏的作用方式能在患者諮詢時有所幫助。在紐約開業的牙醫師 Dr Liz Mitrani 表示：「如果我能瞭解牙膏背後的科學原理，我就會有自信去推薦它。若我能知道牙膏如何發揮作用，並向患者說明，他們就更有可能會持續遵循指示。」
這是一個很有價值的意見，也是讓我們前往 ESRF 的動力：幫助牙醫師們看見更微觀的科學。
同步加速器科學
ESRF 是科學的里程碑，同步加速器光源為全球一些最具突破性的研究帶來動力。例如：在諾貝爾獲獎研究中，科學家使用 ESRF 揭開核醣體的結構。7沒有核醣體，就不會有生命存在，而沒有同步加速器，我們將永遠不會知道這一點。ESRF 也在發展抗病毒藥物以及新冠病毒的疫苗的開發上扮演重要角色。8
事實上，同步加速器極強力的 X 射線正在幫助解開各種事物的祕密，從病毒與重要器官，到電池、玻璃與赫庫蘭尼姆卷軸。現在，在前所未有的科學研究中，ESRF 將射線照射到牙齒上，讓我們能在 3D 影像中看見使用舒酸定專業修復抗敏牙膏後，隨著時間的推移，在牙本質小管內發生的情形。
會停留在牙齒裡多久？
傳統影像技術顯示了牙膏對於牙本質小管的影響，推動了牙本質知覺敏感症的科學發展。不過，儘管聚焦離子束掃描式電子顯微鏡 (FIB-SEM) 等技術能提供超高解析度，但視野很小。同步加速器能以 3D 方式檢視更大的區域，提供更細微的細節，並能高速執行。
FIB-SEM 研究一次只能分析 30-40 個小管，同步加速器則能在幾分鐘內一次掃描數千個小管，這樣就能為牙齒內發生的狀況提供更具代表性的觀點。我們能看見封閉能達到的深度，以及能維持的時間。
同樣的，大多數傳統技術都具有破壞性：科學家必須將樣本切片才能看見內部，這代表每次掃描都需要不同的樣本。同步加速器影像是非破壞性，能反覆掃描相同小管進行「縮時」研究，以觀察牙膏在不同時間點的封閉效果。這是進入 4D 影像的途徑，而第四個維度就是時間。這個技術有可能為敏感性牙齒的治療帶來轉變。
保護牙本質
至今我們持續進行舒酸定專業修復抗敏牙膏的研究已有大約 10 年的時間，並希望能以更直觀的方式顯現舒酸定專業修復抗敏牙膏的作用方式，這是我們研發四年的全新配方。
這個配方含有NovaMin專利技術與氟化鈉，經科學實證能幫助修復外露的牙本質。9–11NovaMin會在外露的牙本質小管上方與內部形成堅硬的類氫氧磷灰石修復層9-12－比牙本質更堅硬的修復層。13-16
舒酸定專業修復抗敏牙膏經臨床驗證能夠緩解牙本質知覺敏感症並提供持久保護。17–19但我們希望有更深入的研究，能更詳盡地觀察這款牙膏隨著時間的推移對牙本質的作用。3Dmagination 的創辦人Dr Kamel Madi在 ESRF進行研究，表示同步加速器是進行縮時研究的唯一選擇：
「牙本質小管相當複雜，不同位置的密度、直徑和方向各不相同。封閉也是複雜的，『封閉』會隨著深度與時間而變化；封閉的小管也有可能再次打開。因此要測量封閉深度並隨著時間觀察封閉機制，必須要以動態的方式存取牙本質小管的 3D 形態。而這只有在同步加速器中才真正可能實現。」
Dr Madi 表示縮時研究「就像在拍攝 3D 電影」，是使用位相差斷層掃描顯現牙本質的複雜特色。「每個樣本都刷上舒酸定專業修復抗敏牙膏配方，接著放置在 X 射線光源與探測器之間的樣本台，並連續旋轉至 180°。每次微旋轉後（約 0.072°），我們就會收集樣本的陰影圖像（投影）。接著將這些相同樣本放在人工唾液裡，以刺激並活化成分產生反應，並在 8 個小時內的不同時間點再次進行掃描。之後會將這數千個影像重組成 3D 影像以進行分析。」（圖 1）
圖 1。使用舒酸定專業修復抗敏牙膏深層修復NovaMin (N)配方(含有5% NovaMin) 處置後，牙本質檢體平均封閉深度(μm)的視覺顯示。20
顯現看不見的部分
研究顯示，新配方能深入到牙本質小管的微結構，並在牙本質表面形成堅硬的修復層，幫助提供持久的抗敏保護。我們再次以傳統的成像方式來驗證 X 射線的分析。運用劍橋大學的 Cavendish Microscopy Suite檢測在ESRF使用的相同樣本進行 FIB-SEM 成像與分析。
FIB-SEM 提供解析度更高的影像，幫助瞭解發生在牙本質小管內的情形。Cavendish Microscopy Suite 的負責人Dr Richard Langford 說明：
「我們使用離子束將樣本切片，再使用電子束檢視切面。這個步驟會進行多次，建立一個表面下封閉效果的 3D 視覺圖像。我們也使用了第三種技巧：穿透式電子顯微鏡，觀察該封閉原料的化學與結構組成。
「這些研究顯示，新配方的舒酸定專業修復抗敏牙膏能深層做用封閉牙本質小管，且含有更多的氟。最後，FIB-SEM 研究觀察到的平均封閉深度與 X 射線分析所計算到的結果類似，讓我們能夠驗證同步加速器的數據」
偉大科學顯現細微的時刻
Dr Mitrani 認為來自於這些研究的科學發展能有助於改善口腔健康。「令人感到興奮的是藉由科學能更深入與更微觀的瞭解這個機制，因為這就是我們的依據。一旦我們瞭解這個作用的基礎，就能更有自信推薦患者使用產品，幫助緩解問題。」
就長遠來看，同步加速器研究可能會推動牙膏製造上的重大變革。Dr Madi 表示：「這個研究改變了我們觀測刷完牙齒後數千個牙本質小管的內部，並以 3D 方式觀察發生的變化。未來還會有更多發現，而這個令人興奮的技術將為牙膏配方的優化與設計開啟新的大門。」
牙本質知覺敏感症的相關科學將會持續發展，而到目前為止的進展是會讓患者感到興奮的。因為研發這個配方花了四年，運用最明亮光源在實驗室裡測試，顯示出舒酸定專業修復抗敏牙膏深層修復的效果；而且只需要喝一口冰檸檬水的瞬間，就能證明這個配方真的有效。 科學讓這些微小且特別的時刻有所不同。人生短暫，何必花時間在忍受牙齒敏感。
