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四川大学李继遥/梁坤能/杨佼佼 CEJ:贻贝启迪的湿粘附长效抗菌水凝胶用于牙周炎的治疗
2025-03-12  来源:高分子科技

  牙周炎是牙周病原微生物感染导致的牙周支持组织的慢性炎症性疾病,对致病牙菌斑生物膜的有效清除是控制牙周炎症的重中之重。然而,受制于牙齿和牙周袋的复杂解剖结构,仅靠超声洁刮治等机械措施无法彻底清除感染;因此,局部应用抗菌制剂是牙周感染控制的重要辅助手段。但是,由于牙周袋长期处于龈沟液分泌、唾液浸润以及口腔功能运动的动态水相微环境中,现有抗菌制剂难以在牙周袋微环境中长期停留并缓释药物。



  因此,四川大学华西口腔医院李继遥教授、梁坤能副教授、杨佼佼副研究员科研团队设计了基于单宁酸多酚结构的、兼具水相粘附性能和长效抗菌功能的湿粘附抗菌药物递送系统(TA-SF-MCH,TSM水凝胶),它具有良好的机械强度和水凝胶流变学特性,在潮湿环境下对软硬组织界面具有良好的粘附性;盐酸米诺环素由扩散和溶胀作用共同驱动从TSM水凝胶中缓慢均匀地释放并维持有效抗菌浓度长达28天,且TSM水凝胶经模拟口腔环境老化4周后仍保持对牙周主要治病菌的有效抗菌活性。大鼠实验性牙周炎模型研究显示,TSM凝胶能够在拴丝牙牙周局部粘附,有效抑制牙周炎症进展,显著减少牙周组织的破坏,体内安全性良好(图1)。该研究构建的具有湿粘附能力的长效抗菌水凝胶TSM有望作为牙周局部用药,对牙周感染控制、提高远期疗效具有重要意义。


图1:TSM水凝胶的设计和制备示意图,及其用于牙周炎的药物缓释和长效抗菌功效。


图2:TSM水凝胶的表征。


  该研究首先成功制备了TSM水凝胶并对其进行了表征(图2),CLSM图像、冷冻电镜图像、mapping图像、XPS谱图、FTIR光谱、XRD图谱的结果证实了TSM的成功合成和MCH的均匀分布。研究表明TSM水凝胶具有良好的湿粘附能力,并通过分子模拟对其粘附机制进行探究(图3、图4、图5)。


图3:TSM水凝胶的湿粘附相关性能


图4:TA,SF、MCH和胶原之间相互作用的分子模拟。


图5:在TS-胶原和TSM-胶原在湿环境中相互作用中形成的水


图6:TSM水凝胶的体外抗菌活性


  在此基础上,该研究使用了直接抑菌实验、菌落计数、生长曲线测定、扫描电镜(SEM)等方法来评估TSM水凝胶的抗菌效果(图6)。实验结果显示,TSM水凝胶对牙周主要致病菌P. gingivalis和(F. nucleatum)具有较高的抗菌活性,高达97.10±0.11 %。且MCH能够MCH从TSM水凝胶中缓慢均匀地释放长达28天(图7)。


图7:TSM2水凝胶的药物释放和降解。


图8:TSM对大鼠牙周炎的治疗功效。


图9:大鼠上颌骨切片的H&E染色和Masson染色。


  最后,构建大鼠牙周炎模型研究TSM水凝胶的体内治疗效果。实验结果表明,TSM水凝胶能够在牙周局部粘附,抑制牙周炎症进展,减少牙周组织的破坏(图8、图9)。


  该研究以“A mussel-inspired wet-adhesive prolonged-acting antibacterial hydrogels for the treatment of periodontitis”为题发表于化学工程领域顶级期刊《化学工程杂志》(Chemical Engineering Journal。文章第一作者为四川大学华西口腔医院东区门诊部范梦琳医师和口腔疾病研究国家重点实验室杨佼佼副研究员,通讯作者为四川大学华西口腔医院的李继遥教授和梁坤能副教授。特别感谢李继遥教授课题组成员的帮助。本项目由国家自然科学基金、四川省科技厅项目、中国博士后科学基金、四川大学研究项目和华西口腔医院项目的资金共同支持。


  原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161262

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(责任编辑:xu)
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