华科大赵彦兵教授、武大张玉峰教授团队 AHM: 仿贻贝壳聚糖水凝胶用于牙周塞治剂的合成和应用

2023-12-08 来源：高分子科技

口腔牙周组织受损后的修复包括止血、炎症、增殖和重塑等过程。由于唾液分泌、水分及食物的摄入，口腔始终处于潮湿的环境中，且口腔内含有多种细菌，影响牙周组织的愈合。牙周塞制剂可以覆盖和保护伤口，减少出血和促进伤口愈合。

理想的牙周塞制剂应该具有良好的生物安全性，粘接、机械、抗菌和止血性能，以提供良好的术后伤口愈合环境。壳聚糖（CS）是一种天然阳离子多糖，常用作伤口愈合和组织修复。然而，其机械性能较差，湿粘接能力较低，在口腔内应用中需要进行改性。

近期，华中科技大学赵彦兵教授及武汉大学张玉峰教授团队合成了一种壳聚糖-没食子酸接枝共聚物（CS-GA）作为牙周塞治剂用于口腔牙周术后的治疗（图1）。受到海洋生物贻贝在水环境粘附性能强的启发，研究人员发现贻贝分泌粘性液体里具有邻苯二酚结构的多巴使其具有强粘附性。因此，利用具有邻苯二酚结构的没食子酸对壳聚糖水凝胶进行改性，研究人员合成了一种具备良好生物安全性、粘附性能、力学性能、抗菌性能和止血性能的壳聚糖-没食子酸接枝共聚物，为其在牙周组织修复领域提供理论基础和实践依据。

图1 CS-GA的制备及应用示意图

利用EDC/NHS化学偶联法，研究团队合成了三种不同接枝率的CS-GA。作者使用紫外光谱、核磁共振氢谱、红外光谱等方法证明没食子酸成功接枝到壳聚糖主链上。CS-GA呈疏松多孔的三维网络结构，其具有较高的溶胀率，可调节的降解性，良好的自愈合能力，较高的力学强度和良好的韧性（图2）。CS-GA可以与多种物质如塑料、玻璃、猪皮及骨头粘接，其粘接强度较高（图3）。CS-GA具有较好的抗氧化性能，其对·OH、O^2-、¹O₂清除能力较强（图4）。此外，CS-GA对多种常见致病菌具有良好的抑菌能力，可能通过膜损伤机制抑制细菌的生长（图5）。CS-GA具有优异的止血性能，其效果优于商用的明胶海绵，机制可能是吸附大量红细胞，激活生理性凝血级联反应，促进血凝块形成（图6）。作者构建大鼠上颚损伤模型，结果发现CS-GA伤口愈合能力强，其可促进再上皮化及胶原沉积，减少炎症因子的表达，加快创面的愈合（图7）。

图2 CS-GA的基础理化性能

图3 CS-GA的粘接性能

图4 CS-GA的抗氧化性能

图5 CS-GA的抗菌性能

图6 CS-GA的止血性能

图7 CS-GA的伤口愈合能力

壳聚糖-没食子酸接枝共聚物克服了伤口敷料在湿环境下的粘附性差和术后伤口感染的局限性，为开发理想的牙周塞治剂提供了新的思路。本研究深入研究了CS-GA的抑菌及止血机理，广泛探索了CS-GA的抗氧化活性，为多糖-多酚材料在创伤修复领域提供了更多理论基础和实践依据。该工作以“Characterization of chitosan-gallic acid graft copolymer for periodontal dressing hydrogel application”为题发表在《Adv. Healthc. Mater.》上。该研究得到国家自然科学基金委和湖北省自然科学基金委的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202302877

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（责任编辑：xu）

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