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健康

友善魚類的牙科技術:非侵入性方法開啟口腔研究新時代

明日科學

更新於 1天前 • 發布於 1天前 • 高 詩豪

過去,研究魚類和其他脊椎動物的牙齒結構往往需要安樂死樣本,才能獲取精細數據。現在,沖繩科學技術大學院大學(OIST)的研究團隊開發出一種非致命的新方法,可在人道情況下反覆研究動物的牙齒特徵,這一突破性技術已發表於《形態學期刊》(Journal of Morphology)。

用魚類牙齒印模技術進行精密研究

研究人員以「多鰭魚(Polypterus senegalus)」為例,該魚種有約3.6億年的進化隔離史,保留了許多原始特徵,為研究早期硬骨魚的發展提供了重要線索。研究團隊應用了人類牙科常用的印模技術來製作魚牙齒的細節模型,整個過程僅需5到10分鐘,並成功在60條多鰭魚身上完成,無一例死亡。

該技術的步驟包括:

  • 鎮靜魚類:確保過程對魚無害。

  • 準備牙齒:使用壓縮空氣清潔和乾燥牙齒表面。

  • 使用印模材料:先以高粘度材料清潔,接著使用低粘度的聚硅氧烷印模材料(常用於人類牙科)來製作精細印模,並配合3D列印定制的托盤以捕捉細節。

儘管魚類的嘴部尺寸很小(下頜僅約手指大小,牙齒不到1公厘),研究團隊仍成功捕捉到牙齒表面因使用而產生的微磨損模式,這些模式提供了牙齒使用的歷史信息。

能在不傷害活體的情況下進行觀察

研究人員以約20厘米長的多鰭魚(Polypterus)為例,詳細步驟如下: (A) 準備印模材料;(B) 小心地將魚進行鎮靜;© 使用壓縮空氣乾燥口腔區域;(D-E) 用牙科印模材料清潔牙齒;(F) 在托盤中加入低粘度模具材料;(G-H) 輕輕讓魚的下顎咬合在模具上,同時用手支撐魚頭。(圖/《形態學期刊》)
研究人員以約20厘米長的多鰭魚(Polypterus)為例,詳細步驟如下: (A) 準備印模材料;(B) 小心地將魚進行鎮靜;© 使用壓縮空氣乾燥口腔區域;(D-E) 用牙科印模材料清潔牙齒;(F) 在托盤中加入低粘度模具材料;(G-H) 輕輕讓魚的下顎咬合在模具上,同時用手支撐魚頭。(圖/《形態學期刊》)

OIST研究員Ray Sallan博士指出,過去研究魚類牙齒需要使用CT掃描等破壞性技術,現在的新方法可以在不傷害活體標本的情況下進行持續觀察,尤其適用於珍稀物種或無法損壞的博物館標本。

這項技術應用範圍廣泛,包括:

  • 分析牙齒表面的微磨損模式,推斷動物進食習性;

  • 比較現代物種與化石物種的差異,還原古代飲食模式;

  • 研究頜骨生物力學,追蹤牙齒替換與發育變化;

  • 比較不同物種的解剖學特徵,揭示基因或飲食對牙齒的影響。

未來的研究方向

目前,研究團隊計劃將技術應用於更大尺寸的魚類及其他脊椎動物,重點探索牙齒更替模式。與哺乳動物的恆齒不同,大多數脊椎動物終生不斷生長新牙,這些變化尚未在活體中量化。

聯合作者Johannes Wibisana表示:「這一方法的靈活性使我們能在不同物種間進行客觀比較,分析因飲食、基因或發育問題引起的差異。」此外,該技術對博物館和生物多樣性研究意義重大,有助於深入了解動物口腔結構的演化與適應。

正如該研究的高級作者Lauren Sallen教授所言:「這項技術為安全且經濟地研究生物口腔提供了可能性,揭示了以往無法觸及的細節與信息。」

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網 http://www.tomorrowsci.com

首圖來源:Journal of Morphology (CC BY 4.0)

圖片來源:Journal of Morphology(CC BY 4.0)

參考論文:
Modifiable Clinical Dental Impression Methods to Obtain Whole-Mouth and Detailed Dental Traits From VertebratesJournal of Morphology

延伸閱讀:
1、3億年前的「花瓣牙齒」鯊魚 科學家揭示其古老飲食習慣

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