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温医大邓辉/沈建良/齐晓亮AM: 具有抗菌和活性氧清除特性的免疫调节水凝胶治疗糖尿病牙周炎

生物医用材料进展  · 公众号  ·  · 2025-01-16 20:34

正文


牙周炎 是一种多因素、细菌引起的炎症性疾病,其特征是牙周组织的进行性破坏。与健康个体相比,糖尿病患者的牙周炎发生频率更高,严重程度更高,过高的血糖水平通常会导致 ROS (活性氧)的产生增加和各种促进炎症的细胞因子的释放。同时,牙周炎中细菌水平升高会触发炎症因子的释放,从而损害胰岛素的有效性,从而导致血糖水平控制不足。目前,具有抗菌特性的药物,如抗生素或抗菌物质,被用作辅助疗法,以遏制细菌的过度生长。 传统的治疗方法,如机械清创、抗炎药物和手术方法,往往无法根除局部感染和炎症,使得牙周组织结构重建变得复杂。

表没食子儿茶素 -3- 没食子酸酯 ( EGCG 是一种存在于绿茶中的有效且广泛存在的水溶性多酚,其可以抑制白细胞介素 17 IL17 ) 等炎性细胞因子的产生,减少炎性骨吸收,并有助于防止牙周炎病例的牙槽骨流失。 醋酸氯己定 是一种通过改变细菌细胞膜通透性的广谱性抗菌剂,因具有广泛的抗菌谱和强大的效果而受到人们青睐。 然而, EGCG 在直接注射到邻近组织时容易受到氧化失活的影响,并且在局部浓度升高时会引起潜在毒性,从而导致治疗持续时间短暂且效率低下。同样,氯已定(洗必泰)也遇到了生物利用度差、分散性有限、化学不稳定和代谢迅速等问题,这极大地限制了其应用。 因此,为 EGCG 和洗必泰开发合适的控释递送系统以改变微环境并改善牙周再生非常有意义。

温州医科大学 邓辉、沈建良、齐晓亮 教授团队 开发了一种用于糖尿病牙周炎的控释水凝胶 (GOE1) GOE1 是使用涉及共价键 ( 来源于明胶骨架的双键自由基聚合 ) 和动态亚胺键 ( 源自醛修饰透明质酸中的 ─CHO 基团和明胶中的 ─NH 2 基团 ) 的双动态网络构建的。 GOE1 表现出特征性的剪切稀化特性,可以直接施用到牙周袋中以建立原位给药库。 EGCG 和醋酸氯己定包埋在水凝胶中,以赋予抗 ROS 、抗菌和抗炎作用。由于 GelMA 365nm 紫外线下形成双键,水凝胶可以有效地粘附在牙龈组织上,尽管嘴部运动正常,仍可保持其位置稳定性。体外研究表明, GOE1 表现出优异的清除活性氧、根除 金黄色 葡萄球菌和牙龈卟啉单胞菌以及增强 M2 型巨噬细胞极化的能力,从而保护牙周组织免受氧化应激和炎症反应的影响。通过使用大鼠牙周炎模型的实验,证实了 GOE1 在特定浓度下表现出很强的生物相容性和最小的体内毒性。此外,局部注射 GOE1 可以有效预防牙槽骨流失并减少牙周炎。 相关研究内容以题为 An Immunomodulatory Hydrogel Featuring Antibacterial and Reactive Oxygen Species Scavenging Properties for Treating Periodontitis in Diabetes 的论文发表在近日的《 Advanced Materials 》上。

【文章亮点】

(1) 功能多合一水凝胶系统: 新型的多功能水凝胶( GOE1 ),它不仅具有 抗菌性 ,还具备 清除活性氧( ROS )和免疫调节 的能力,其在治疗糖尿病性牙周炎方面具有独特的优势。

(2) 创新的药物递送 :通过将 抗菌药物(氯己定醋酸盐)和抗氧化剂(表没食子儿茶素 -3- 没食子酸酯, EGCG 封装进 明胶甲基丙烯酸酯和氧化透明质酸 构成的水凝胶矩阵中,提供了一种新颖的药物递送系统。

(3) 自组装纳米粒子技术 :利用自组装技术制备的纳米粒子( CHX/EGCG ), 这些纳米粒子能够均匀分散在水凝胶中,增强了水凝胶的治疗效果。

(4) 多功能性验证 :文章通过体外实验数据,证实了 GOE1 水凝胶的 抗菌、抗氧化和抗炎特性 ,还通过体内实验(在糖尿病大鼠模型中)展示了其在 促进牙周组织修复和减少炎症 方面的潜力。

(5) 免疫调节作用 :文章展示了 GOE1 水凝胶能够 调节巨噬细胞的极化,从促炎的 M1 型向抗炎的 M2 型转变 ,这对于控制慢性炎症和促进组织修复至关重要。

(6) 良好的生物相容性和安全性 GOE1 水凝胶显示出 良好的生物相容性,且在体内实验中未观察到明显的毒性, 这对于临床应用是一个重要的考量因素。

(7) 可控释药系统 GOE1 水凝胶的设计允许 对药物释放进行精确控制 ,这对于 提高治疗效果和减少副作用 具有重要意义

1. CHX/EGCG 的物理化学分析

2. GOE1 的体外表征和生物相容性测试

3. GOE1 的体外抗氧化特性

4. GOE1 的体外抗菌实验

5. GOE0 GOE1 对巨噬细胞极化的影响

6. GOE1







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