专栏名称: 生物医用材料进展
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徐袁瑾/林开利BAM:具抗菌、止血、免疫调节、促骨/血管生成及促招募五合一功能的可注射水凝胶治疗牙周炎

生物医用材料进展  · 公众号  ·  · 2024-09-19 21:04

正文



牙周炎作为一种由牙菌斑微生物引起的慢性炎症性疾病,可逐渐破坏牙周支撑结构,最终导致牙齿脱落。 公认的牙周炎治疗策略主要包括三个步骤:抗菌治疗、炎症控制和牙周再生 现有的临床治疗方法都无法完全解决这些问题 因此,迫切需要制定一种新的牙周炎 治疗 策略。

牙周炎治疗以牙槽骨再生和牙周功能恢复为最终目标。现有 治疗牙周炎的生物材料有水凝胶、纳米颗粒和静电纺丝膜几种 。其中,可注射热敏 水凝胶由于流动性好、注射后溶胶 -凝胶转化快、与骨组织粘附力强等特点,能够适应牙周袋不规则的解剖结构,抵抗牙龈沟液的持续冲洗 等优势 ,在治疗牙周炎牙槽骨缺损中 受到了 关注 沸石咪唑酸盐框架 -8 (ZIF-8) 是一种具有 较高 pH灵敏度的金属有机框架 (MOF),可以智能响应牙周炎微环境,持续释放Zn 2+ ,促进抗菌、募集和骨 /血管生成过程 槲皮素是一种天然类黄酮,以其抗菌、免疫调节、促迁移和促骨 /血管生成特性等药理作用而闻名 。文章结合以上材料发挥 ZIF-8的优势,在增强其免疫调节能力的同时, 设计出了 一种槲皮素修饰的 ZIF-8纳米颗粒(ZIF-8@QCT),然后将纳米颗粒掺杂到可注射的热敏胶水凝胶中 ,使其可以治疗牙周炎疾病,并且促进 牙槽骨再生。

上海交通大学口腔医学院 /上海交通大学医学院附属第九人民医院 徐袁瑾 教授 林开利 教授 团队 将多巴胺修饰 的丝素蛋白 SFD)与经典的 热敏水凝胶(壳聚糖( CS)/β-甘油磷酸酯(β-GP))混合,然后使用 一锅法 将它们交联,形成具有热敏性和粘合特性的可注射双交联水凝胶 SFD/CS)。此外,将具有pH响应特性的ZIF-8@QCT 掺杂到水凝胶中,以实现 皮素和 锌离子 的双重递送。这种复合水凝胶在植入后可以发挥快速 止血 作用,有效减少 牙龈卟啉单胞菌数量 加快 巨噬细胞向 M2 极化 过程 、增强骨 /血管生成特性 最终促进牙周炎的牙槽骨再生。 该工作以 ” A five-in-one novel MOF-modified injectable hydrogel with thermo-sensitive and adhesive properties for promoting alveolar bone repair in periodontitis: Antibacterial, hemostasis, immune reprogramming, pro-osteo-/angiogenesis and recruitment “为题发表于24年的《 Bioactive Materials 》上。

文章亮点

1. 抗菌性能 牙龈卟啉单胞菌可能导致内源性间充质干细胞 MSC) 的活力降低和免疫细胞的过度炎症。 文章中 SFD/CS/ZIF-8@QCT复合水凝胶与牙龈卟啉菌进行共培养,进行对比观察,发现细菌数量显著减少,说明复合水凝胶中 锌离子和槲皮素的协同释放 对牙龈卟啉单胞菌的生长起到了抑制的作用。

2. 可注射性 复合水凝胶在空气和水下都表现出优异的注射性,表明它们适用于注射器注射潮湿且形状复杂的牙周炎骨缺损。

3. 止血能力 在临床应用中, 除了 再生牙周手术会引起的 出血 外,牙周炎下牙周软组织脆弱易出血的特点 会导致局部出血过多,不利于 伤口治疗 ZIF-8@QCT 的掺杂可以增强红细胞、血小板和纤维蛋白在水凝胶表面的聚集, 并且在提高 止血 效果的同时 ,保持良好的血液相容性和 BCI

4. 促成骨,促血管生成 SFD/CS/ZIF-8@QCT复合水凝胶与牙周膜干细胞、血管内皮细胞进行共培养,由于锌离子和槲皮素的共同释放, ZIF-8@QCT的添加不仅更好地增强了SFD/CS水凝胶在炎症微环境中的成骨诱导功能,而且优于促进血管因子的 分泌 ,有助于牙周炎下血管化牙槽骨再生

5. 免疫调节性能: 牙周炎中牙龈卟啉单胞菌触发的免疫微环境主要使巨噬细胞向 M1极化并抑制M2极化。 复合水凝胶 协同释放锌离子和槲皮素,具有 强的免疫重编程功能,可有效驱动巨噬细胞从 M1 表型向M2表型的重编程。

方案 1.SFD/CS/ZIF-8@QCT 复合水凝胶在牙周炎中用于牙槽骨再生的示意图。

1: ZIF-8和ZIF-8@QCT的 和表征。







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