四川大学杨佼佼、吴红崑 Acta Biomater.：盲鳗启迪的多向抗根龋湿粘附平台 - “流-固”系统优化界面粘附和内聚力

2024-09-27 来源：高分子科技

根龋进展迅速，是导致老年人口腔疼痛和失牙的主要原因。近年来，水凝胶粘合剂在湿组织上的生物医学应用取得了突破性进展。然而，不规则的组织病损和生理活动阻碍了水凝胶粘合剂在湿组织表面的稳定粘附。这就要求粘合剂不仅要具备出色的流动性以充分接触不规则的表面，建立最大的界面粘附位点，还应具有足够的内聚力来抵抗外力的机械干扰。目前，平衡流动性和高交联密度的策略可分为两大类：在应用位点混合前体溶液进行自发性凝胶化，或在特定条件下引发刺激响应性凝胶化。然而，以上策略仍难以克服口腔环境的挑战：1）机械强度不足的水凝胶前体可能在凝胶化完成前被动态环境冲散；2）自发性凝胶需进行严格的时间控制，而刺激响应性凝胶需要特定的外加条件。这些缺点导致现有的水凝胶粘合剂难以应用于根龋治疗。

盲鳗在面临危险时会分泌流动的粘液充满捕食者的鳃和口腔，这些粘液在与周围海水接触后会转化为具有一定机械强度的凝胶，使捕食者窒息。受此粘液渗透-凝胶堵塞的“流-固”防御策略启迪，本研究试图优化界面粘附和内聚力，构建多向抗龋的流体-水凝胶根面湿粘附平台。研究利用尿素(U)破坏丝素蛋白-单宁酸(SF-TA)水凝胶网络中的氢键以改善流动性，并引入黑磷烯(BP)以增强重组水凝胶的内聚性、赋予体系光疗抗菌和促进再矿化功效，开发了一种水响应流体系统(ST-BP-U)。ST-BP-U具有良好的流动性和铺展性，可有效接触不规则的病损并封堵暴露的牙本质小管。当接触唾液或龈沟液时，U扩散到周围环境的水中，水凝胶网络(ST-BP/U)重新形成，其模量和湿粘附性能增强，牢固粘附于牙本质。基于此湿粘附结构，ST-BP/U在近红外光下消除致龋微生物，并释放磷酸根离子促进牙本质再矿化，实现多向防龋。因此，以盲鳗的“流-固”防御策略为灵感开发的低-高机械性能转换系统可以在动态潮湿环境下稳定粘附在不规则的牙根表面，有望满足根龋治疗的多方位需求，为根龋管理提供一种新的非手术治疗策略。

Figure 1. 盲鳗防御策略启迪的ST-BP-U体系的构建及功效机制。

Figure 2. ST-BP-U体系的物化表征。

Figure3. 机械性能评估

Figure 4. ST-BP-U的体内抗龋作用

该工作以题为“Hagfish-Inspired Hydrogel for Root Caries: A Multifunctional Approach Including Immediate Protection, Antimicrobial Phototherapy, and Remineralization”发表于《Acta Biomaterialia》。文章第一作者为四川大学华西口腔医院2022级博士生朱杰钰和张敏讲师，通讯作者为四川大学华西口腔医院的吴红崑教授和杨佼佼副研究员。特别感谢四川大学分析测试中心陈瀚蛟和胡静副研究员提供的实验必需的设备和四川大学李建树教授、李继遥教授和罗珺副研究员的指导。本工作得到了国家自然科学基金、四川省科技厅项目、四川大学研究项目和华西口腔医院项目的资金支持。

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706124005300?dgcid=author

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（责任编辑：xu）

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