口腔诊疗技术是一种在口腔内整合诊断和治疗的技术，目前正受到越来越多的关注。这种开创性的方法主要用于解决癌症治疗中常见的口腔干燥症（口干）等问题，其重点是监测口腔内温度和湿度。
据麦姆斯咨询报道，近期，马来亚大学（Universiti Malaya）、诺维萨德大学（University of Novi Sa）等机构的研究人员提出一种创新的口腔内便携式微电子（IOPM）流控诊疗装置。该诊疗装置基于传统牙托，集成了温度传感器、湿度传感器以及微流控芯片，可精确测量口腔内温度和湿度。基于灵活定制的微流控芯片和牙齿铸模，IOPM诊疗装置能够定向输送治疗药物，从而优化治疗结果。相关研究成果以“Oral micro-electronic platform for temperature and humidity monitoring”为题发表在Scientific Reports期刊上。
这项研究提出的IOPM诊疗装置由硬件和软件两部分组成。图1展示了硬件部分的框图，包括传感器、微控制器、微型泵和微流控芯片。软件控制流程如图2所示，当软件启动时，温度传感器和湿度传感器会同时运行，每100毫秒进行一次数据采样。
图1 口腔内便携式微电子（IOPM）流控诊疗装置的概念设计
图2 IOPM诊疗装置软件流程示意图
IOPM诊疗装置的多刺激响应传感器经过精心设计，可精确定位在舌头、左脸颊和右脸颊上，以确保准确评估口腔状况，并按照预定模式释放治疗药物。IOPM诊疗装置的采样时间可以根据特定的药物应用要求在软件中进行调整。在本项研究中，研究人员选用了牙科临床常用的两个临界值，将检测阈值设置为温度超过37°C或湿度低于65%，一旦达到其中一个阈值，就会触发微泵从小储液罐中每隔3秒释放1 mL液体。如果口腔温度保持在37°C以下或湿度保持在65%以上时，传感器将持续监测这两个参数，直到达到检测阈值进行液体释放。
图3 （a）测量释放流体；（b）水平设备校准的实验装置。
图4 （a）输送液体；（b）死体积（Dead Volume）；（c）温度反应时间；（d）蒸馏水（DI）和人工唾液（AS）的系统响应时间
IOPM诊疗装置的一个主要优点是患者或临床医生只需在必要时使用，不同于以往报道的给药系统需要连续佩戴。这为患者和医生提供了更大的灵活性、舒适性和便利性，他们可以根据治疗或诊断需要使用智能牙托，检测完后将其取出即可，从而减少可穿戴口腔诊疗装置带来的不适感，提高患者对治疗过程的依从性和满意度。此外，IOPM诊疗装置中的微流控芯片和装置设计可以为每位患者量身定制，以实现对假牙某些部位的个性化治疗。临床应用的一个案例是智能牙托可以根据口腔环境（温度和湿度）向假牙输送人工唾液，这对患有口干症的患者很有帮助。
综上所述，这项研究提出了一个创新的概念，在临床常用的牙托上集成了温度传感器、湿度传感器以及可以精准输送液体的微流控芯片，所制备的IOPM诊疗装置可用于检测口腔内温湿度变化以及实现个性化给药。该装置对牙科医生、需要个性化口腔给药的患者，以及认为佩戴牙科诊疗器械不舒适的人而言，具有重要潜在价值。
研究人员称，未来，可以通过集成更多传感器（如pH传感器和电化学生物标志物传感器）对IOPM诊疗装置进行优化，使其能够向特定位置精准给药，以实现个性化诊断、治疗以及改进给药方式。此外，该装置可以进一步小型化和定制化，以更好地集成在牙托内。通过为患者和牙医提供实时反馈和数据，IOPM诊疗装置将有效提高治疗效果。
论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41598-023-48379-9
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