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温医大李圆凤/南开大学申静ACS Nano:反应诱导自组装策略,构筑动态共价纳米前药治疗牙周炎

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-12-18 08:03

正文

牙周炎是导致中国成人牙齿丧失的主要原因,严重影响患者的口腔健康。牙周炎的病因包括:(1)牙龈下病原菌过度生长,形成致病菌生物膜;(2)致病菌诱发免疫反应并触发促炎介质的释放,导致牙周组织长期炎症;(3)前述两个病因逐步诱发骨吸收。当前牙周炎的临床药物治疗策略是使用单一药物对症治疗,包括使用抗生素治疗控制牙菌斑和生物膜,使用抗炎药物治疗牙周炎症,使用双膦酸盐类药物治疗骨丧失。然而,长期抗生素应用易产生耐药性,双膦酸盐药物治疗则可能诱发双膦酸盐相关颌骨坏死。如何针对牙周炎病原菌感染、炎症调节和骨组织修复进行综合管理,发展药物协同治疗新策略,避免单一用药可能产生的副作用,是本研究关注的关键问题。

日前,温州医科大学李圆凤副研究员,联合南开大学刘勇研究员史林启教授,南开大学附属口腔医院申静教授开发了反应诱导自组装策略在牙周炎治疗的创新应用研究团队在水相体系中将不同多胺、表没食子儿茶素没食子酸酯和阿仑膦酸钠,通过动态共价键形成前药纳米组装体。与传统化学键合的方法相比,该方法提供了一种可持续且环保的解决方案,消除了有害溶剂、复杂的合成过程和有毒副产物。保护母体药物免受氧化,最大限度地减少副作用,并按需实现药物的受控释放。相关工作以“Dynamic Covalent Prodrug Nanonetworks via Reaction-Induced Self-Assembly for Periodontitis Treatment”发表在《ACS Nano》。

研究亮点:

1. 反应诱导自组装策略:研究团队利用动态共价亚氨基硼酸酯键,一步法形成纳米组装药物,避免多酚类药物受氧化,且该动态共价键可以在细菌感染微环境中按需释药。

2. 生物学协同效应:多药纳米组装体有效满足了牙周炎治疗的多个需求,包括优异的生物粘附性能、生物膜清除能力、局部炎症缓解能力和促进骨再生能力,通过这些协同效应,纳米组装药物有效解决了牙周炎的关键问题。

(1)生物粘附性能:邻苯二酚结构域和阿伦磷酸钠的引入使纳米组装体具有优异的生物粘附特性,确保即使在潮湿的条件下也能在局部保留,抵抗唾液冲洗时的损失。

(2)生物膜清除能力:粘附在生物表面的纳米组装体可以抑制细菌生物膜的形成,通过释放治疗组分破坏已建立的生物膜。

(3)炎症调控能力:纳米组装体可以吸收病原体相关分子模式,并清除炎症微环境中过量的活性氧,以减轻炎症。

(4)组织修复能力:纳米组装体内的阿仑膦酸钠通过激活经典Wnt信号通路,促进成骨,并抑制破骨细胞的形成。

图1. 多功能纳米药物组装体dcNNW的合成及其生物粘附、生物膜去除、抗炎和骨重塑等功能在牙周炎治疗中的应用。

图2. dcNNWs发挥生物学功能的具体机制示意图。
总结:本研究基于动态共价键的性质有效克服了单个母体药物的局限性,使其能够在感染和炎症微环境中控制释放。纳米组装药物通过RISA具有简单的合成过程、牙周炎治疗中出色的协同效应和生物相容性,为有效的牙周炎管理提供了一个有前途的替代方案。

论文题目:
Dynamic Covalent Prodrug Nanonetworks via Reaction-Induced Self-Assembly for Periodontitis Treatment
作者:
Haoyue Wu(吴皓玥),Yong Liu*(刘勇,南开大学);Yumeng Wang(王雨萌);Yinzi Piao(朴银子);Zhuojun Meng(孟卓君);Xiaowen Hu(胡潇文);Jing Shen(申静,南开大学附属口腔医院);Linqi Shi*(史林启,南开大学);Yuanfeng Li*(李圆凤,温州医科大学)
全文链接:
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12580
来源:高分子科学前沿
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