磁性冷凍下，冷凍保護劑浸泡濃度與時間的影響 32

DMSO 為具有細胞毒性的冷凍保護劑，但組織與細胞最大的不同 為組織具有厚度。而牙齒硬組織的包覆更降低冷凍保護劑的滲透。

找出適當的冷凍保護劑之使用濃度與浸泡時間一直是冷凍科學的一 大難題。Fahy [66] 嘗試以> 6 M 的冷凍保護劑來冷凍保存器官，但 因濃度太高而失敗。因為器官與組織有厚度，當冷凍保護劑滲透到 內部組織時，其內部濃度會比外圍濃度低 [67]，所以在當時無法避 免使用高濃度冷凍保護劑來達到器官與組織的冷凍保存。本研究的 實驗數據顯示，在有磁場冷凍下整顆牙齒以 10% DMSO 浸泡 60 分 鐘組的活性顯然較低 (如圖三)，而 5% DMSO 浸泡 30 分鐘組的活性 雖然為最佳，但與浸泡 15 分鐘組無顯著差異 (如圖三)。文獻上也指 出冷凍保護劑浸泡時間太短會有組織滲透不易的問題，太長則會降 低組織活性的現象。故理想的冷凍保護劑浸泡，應選擇浸泡時間短 但有效者，以避免冷凍保護劑毒性 [68]。本研究顯示，在磁場冷凍 下，整顆牙齒以 5% DMSO 浸泡 15 分鐘為最理想的組合。

1950 年 Workman-Reynolds 指出當水分子聚集成冰晶的過程會有 微弱的電流產生，此現象稱為 Workman-Reynolds effect [69]。後來 Muldrew [70] 認為此微弱的電流會破壞細胞膜的磷脂質所組成的雙 層架構 (phospholipid bilayers) 並造成細胞在冷凍過程的傷害。已知 利用磁場來產生玻璃化可以避免冰晶形成 [12]。是否玻璃化也可以

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[72]，亦即當 DMSO 濃度大於 7.8% 時就會對細胞有負面影響，且 濃度高者毒性較大 [73]，本實驗結果與其相呼應。

7.1.3 磁性冷凍下，冷凍保護劑接觸面積對牙髓活性的影響

細長型的牙髓其外面包覆著緻密的硬組織，而位在細長軟組織一 端的牙根尖開口負責血液與神經和外界交流。由於牙齒的形成是由 牙胚、牙冠形成到牙根尖慢慢閉合。只有在牙根端與冷凍保護劑會 有接觸。Laureys [57] 認為，人為的牙根尖開口加大可幫助牙齒的冷 凍保存。Laureys 研究牙根未閉合的牙齒與牙根尖切除 (Apicoectomy) 過的已閉合牙齒。這兩組牙齒經過冷凍保存處理後，其再植成功率 相似 [57]。雖然所研究的 sample 數量不多 (16 顆)，但仍足以顯示，

牙根尖切除術可以增加冷凍保護劑與牙髓的接觸面積，且增加冷凍 保護劑滲透效果，用以減少浸泡時間來達到更佳的牙髓解凍後活性。

本研究所採用的大鼠門齒牙髓也是一細長圓錐狀軟組織，其外層 包覆緻密的硬組織且只有一端開口。結果顯示，當移除包覆門齒牙 髓的硬組織可以增加冷凍保護劑的接觸面積，也可以增加牙冠端牙 髓組織冷凍解凍後的活性 (如圖五，表一)。

文獻上將整顆牙齒冷凍後發現牙周韌帶解凍後成功率比牙髓為 佳 [13] [8]。本實驗結果也可以間接推測，如果在採集牙髓樣本時沒 有取得牙根端組織，其測量的成功率就會降低 [46, 74]。亦可合理推 測，本研究團隊未來對牙髓取得應著重在牙根端片段。依此法施行，

其解凍後可培養出牙髓細胞的成功率應可超過 73% [8]，並得到更佳 的實驗結果。

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如果以整顆牙齒冷凍的方式儲存者，未來在萃取牙髓組織與幹細 胞時，可以縮小樣本收集的範圍，僅採集牙根端片段即可。此方法 也可以避免在取得整個牙髓組織的過程中過度破壞牙齒硬組織。基 於道德規範理由，人體試驗前應先施行動物實驗，希望本實驗的發 現可作為未來人類牙齒實驗的依據。