納米技術(shù)可注射溫度敏感納米復(fù)合水凝膠用于光熱藥物治療種植體周圍炎

文獻(xiàn)信息
福建醫(yī)科大學(xué)福建省口腔疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室&福建省口腔生物材料工程研究中心、福建大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等團(tuán)隊(duì)的研究成果“Nano Sim@ZIF8@PDA modified injectable temperature sensitive nanocomposite hydrogel for photothermal/drug therapy for peri-implantitis”（納米辛伐他汀@ZIF8@PDA改性可注射溫敏復(fù)合水凝膠通過光熱/藥物治療種植體周炎）在學(xué)術(shù)期刊《Carbohydrate Polymers》（IF：10.7）上發(fā)表。平生公司的離活一體CT（NEMO）在論文中提供了重要的種植體圖像和定量分析結(jié)果。

該論文的通訊作者為程輝教授，第一作者為劉定坤。

文獻(xiàn)摘要
種植牙修復(fù)已成為治療缺失牙齒最重要的方法之一。然而，種植體周炎是種植體修復(fù)的常見并發(fā)癥，缺乏及時(shí)有效的治療很可能導(dǎo)致種植失敗。在這里，作者開發(fā)了一種基于殼聚糖的多功能溫敏水凝膠。殼聚糖（CS）/β-甘油磷酸（β-GP）作為水凝膠的主體，在生理溫度下實(shí)現(xiàn)了凝膠化轉(zhuǎn)變。為了增強(qiáng)功能，作者設(shè)計(jì)Sim@ZIF8@PDA納米顆粒（SZP），其中辛伐他�。⊿im）負(fù)載在沸石咪唑鹽框架-8（ZIF8）上，利用其高載藥能力和pH敏感的釋放特性。這些納米粒子進(jìn)一步與聚多巴胺（PDA）粘附，以提高光熱效率和穩(wěn)定性。隨后，SZP納米粒子與CS/β-GP結(jié)合形成SZP/CS/β-GP水凝膠。結(jié)果表明，在近紅外光照射下，PDA發(fā)揮光熱作用實(shí)現(xiàn)抗感染，而辛伐他汀的釋放可以促進(jìn)CD4+T細(xì)胞向調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）的分化，實(shí)現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)。SZP/CS/β-GP水凝膠減輕了種植體周圍病變的感染和炎癥�？傊�，本研究為種植體周炎的非手術(shù)治療提供了一種新方法。

實(shí)驗(yàn)方法
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
購買4周齡SPF級(jí)C57BL雄性小鼠，隨機(jī)分為3組，每組在手術(shù)前適應(yīng)1周。在腹腔麻醉下固定小鼠，用生理鹽水和碘伏消毒左上第一磨牙。使用探針分離牙齦，然后將手術(shù)刀尖端楔入牙周間隙，松開牙齒并使用顯微持針器將其拔出。等待愈合6周進(jìn)行種植體植入。在全身麻醉下固定后，用生理鹽水和碘伏對(duì)小鼠進(jìn)行消毒，以消毒口腔和左上第一磨牙的位置。切開并分離牙齦，使用高速旋轉(zhuǎn)機(jī)器制備種植腔。用生理鹽水沖洗窩，放置小鼠用種植體于種植窩洞中，擰緊到位，最后縫合。愈合4周后，實(shí)現(xiàn)了骨整合，并使用浸泡牙齦卟啉單胞菌溶液的5-0絲線進(jìn)行了結(jié)扎。每2天檢查一次螺紋是否移位，并在螺紋處同時(shí)注射牙齦卟啉單胞菌溶液。隨后，使用顯微CT（NEMO Micro CT，NMC-200，平生醫(yī)療科技有限公司）和組織切片技術(shù)對(duì)建模的成功進(jìn)行了檢測(cè)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果
小鼠種植體周炎建模示意圖，如圖7A所示�；�于小鼠拔牙窩愈合實(shí)驗(yàn)，作者選擇拔牙后6周作為種植體植入時(shí)間，種植體植入后4周完成骨整合。隨后，將牙齦卟啉單胞菌浸泡的絲線纏繞在植入物的頸部，以模擬種植體周炎，并在纏繞2周后進(jìn)行顯微CT掃描。作為對(duì)照組，在同一時(shí)期也進(jìn)行了微CT掃描，沒有包裹絲線。對(duì)照組和建模組的矢狀面、冠狀面和橫斷面圖像以及3D重建圖像如圖7B所示，紅色標(biāo)記顯示了種植體周炎模型組的骨吸收位置。

圖7 小鼠種植體周炎的體內(nèi)建模。（A） 種植體周炎建模實(shí)驗(yàn)示意圖。（B） 對(duì)照組和種植體周炎組的矢狀、冠狀和橫斷面顯微CT和3D重建圖像。種植體周炎模型組（AB，牙槽骨；IM，種植體）的HE染色（C）和TRAP染色（D）。

使用結(jié)論
在這項(xiàng)研究中，合成了一種基于殼聚糖的近紅外光響應(yīng)的可注射溫度敏感水凝膠，負(fù)載辛伐他汀，為治療種植體周炎提供了一種新的非手術(shù)策略。水凝膠具有優(yōu)異的光熱抗菌性能，在激光照射下能有效殺死大多數(shù)金黃色葡萄球菌和牙齦卟啉單胞菌。從水凝膠中釋放的辛伐他汀促進(jìn)CD4+T細(xì)胞分化為Tregs，顯示出強(qiáng)烈的免疫調(diào)節(jié)作用。此外，小鼠拔牙窩的體內(nèi)愈合實(shí)驗(yàn)確定，拔牙后六周是植入物放置的最佳時(shí)間。種植體周炎模型的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，水凝膠可以通過光熱細(xì)菌抑制和調(diào)節(jié)局部炎癥來有效治療種植體周圍癥。這項(xiàng)研究的關(guān)鍵科學(xué)創(chuàng)新在于將SZP納米粒子摻入CS/β-GP水凝膠中，這賦予了水凝膠雙重功能。SZP納米顆粒的引入顯著增強(qiáng)了水凝膠的抗菌活性和免疫調(diào)節(jié)，使其在治療種植周圍炎方面優(yōu)于傳統(tǒng)的CS/β-GP基水凝膠。此外，SZP修飾的水凝膠在復(fù)雜的炎癥和感染環(huán)境中表現(xiàn)出更好的性能，減少了抗生素的使用，降低了耐藥性的風(fēng)險(xiǎn)。未來的研究可能側(cè)重于進(jìn)一步優(yōu)化這種水凝膠，提高其在復(fù)雜生物環(huán)境中的長期穩(wěn)定性和藥物釋放特性。引入額外的功能化納米粒子或藥物可以增強(qiáng)其治療效果。隨著進(jìn)一步的改進(jìn)，這種摻入SZP納米粒子的CS/β-GP納米復(fù)合水凝膠不僅在種植體周炎治療方面，而且在其他生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面，特別是在抗菌和免疫調(diào)節(jié)治療方面，都具有巨大的潛力。

使用設(shè)備

                                 
 Micro CT (型號(hào)：NEMO) (平生醫(yī)療科技)
 影像軟件：Avatar（平生醫(yī)療科技）