南京大学/中科院应化所/中南大学《AFM》：负载白藜芦醇碳化聚合物点的抗菌水凝胶用于牙周炎的多维度治疗

在牙周炎发展过程中，免疫系统无法抑制致病微生物的增殖，最终导致局部炎症。持续性炎症促使免疫细胞过度产生活性氧（ROS），从而加剧牙周组织的氧化应激。此外，过量产生的活性氧会促使巨噬细胞极化为M1表型，该表型会释放促炎细胞因子，最终导致牙周软硬组织的破坏。因此，有效抑制致病微生物的增殖并减轻牙周微环境中的氧化应激以减少炎症反应，对于牙周炎的治疗具有重要意义。除了致病微生物的定植和增殖外，形状不规则的微环境在牙周炎的进展中也起着不可或缺的作用。

近日，南京大学医学院附属口腔医院苗雷英教授团队与中国科学院长春应用化学研究所的王欢副研究员合作，报道了一种新型水凝胶平台（RCQD），其由具有高杀菌性能的季铵化壳聚糖/氧化葡聚糖（QCS/OD）水凝胶成分，和由白藜芦醇衍生的碳化聚合物点（RSV-CPDs）所构成，用于多维度的牙周炎治疗。RCQD水凝胶可以有效适应形状不规则的牙周组织，在牙周炎区域的弱酸性微环境中发生降解，以可控的方式释放具有免疫调节作用的RSV-CPDs。RCQD不仅能够有效抑制细菌增殖、清除活性氧与活性氮自由基，还可以通过Nrf2/NF-κB信号通路抑制炎症，从多维度促进牙周软硬组织的再生。相关成果以标题为Construction of a Microenvironment-Responsive Antibacterial Hydrogel Packed with Immunomodulatory Carbonized Polymer Dots for Periodontitis Treatment from Multiple Perspectives发表在《Advanced Functional Materials》上。本论文的通讯作者为南京大学医学院苗雷英教授，任双双副教授，以及中国科学院长春应用化学研究所王欢副研究员；共同第一作者为南京大学医学院博士研究生李诺，以及中南大学粉末冶金国家重点实验室博士研究生延翔宇。

研究者首先基于水热合成策略，以白藜芦醇为前体，构建了碳化聚合物点RSV-CPDs（图1），其尺寸小于5纳米。衰减全反射红外光谱显示，RSV-CPDs表面保留了大量来自于前体的官能团。Raman光谱与XRD谱图显示，RSV-CPDs具有石墨碳核的特征结构。XPS谱图显示，相比于前体，RSV-CPDs在碳化过程中发生了氧化。

图1. RSV-CPDs的制备与表征。

研究者进一步通过魔角核磁共振技术，吸收光谱，分子动力学模拟以及含时密度泛函TDDFT对RSV-CPDs的结构进行了解析。研究发现，RSV-CPDs是由碳核结构与表面枝接的前体药效基团所组成（图2）。如图3所示，研究者将RSV-CPDs融合在具有高杀菌活性的QCS/OD水凝胶中（RCQD）。RCQD流变学性能与成胶能力优异，其可以在微酸性环境中有效降解。此外，RSV-CPDs和RCQD都展示出了优异的抗氧化活性。

图2. RSV-CPDs的MD模拟与TDDFT模拟。

图3. RCQD水凝胶的制备与表征。

研究者随后选择P. gingivalis作为牙周炎的模型细菌，发现RCQD的抗菌活性优异。通过免疫荧光实验、流式细胞术，以及实时定量PCR实验结果发现，RCQD可以在脂多糖诱导的细胞中有效缓解炎症，促进M1表型到M2表型的转换（图4）。

图4. RCQD在巨噬细胞内的抗炎性能。

图5. RCQD在活体层面的抗氧化性能。