客户论文发表 | 纳米技术Sim@ZIF8@PDA改性可注射温度敏感纳米复合水凝胶用于光热药物治疗种植体周围炎

文献信息
福建医科大学福建省口腔疾病重点实验室&福建省口腔生物材料工程研究中心、福建大学口腔医学院口腔医院重点实验室等团队的研究成果“Nano Sim@ZIF8@PDA modified injectable temperature sensitive nanocomposite hydrogel for photothermal/drug therapy for peri-implantitis”（纳米辛伐他汀@ZIF8@PDA改性可注射温敏复合水凝胶通过光热/药物治疗种植体周炎）在学术期刊《Carbohydrate Polymers》（IF：10.7）上发表。平生公司的离活一体CT（NEMO）在论文中提供了重要的种植体图像和定量分析结果。

该论文的通讯作者为程辉教授，第一作者为刘定坤。

文献摘要
种植牙修复已成为治疗缺失牙齿最重要的方法之一。然而，种植体周炎是种植体修复的常见并发症，缺乏及时有效的治疗很可能导致种植失败。在这里，作者开发了一种基于壳聚糖的多功能温敏水凝胶。壳聚糖（CS）/β-甘油磷酸（β-GP）作为水凝胶的主体，在生理温度下实现了凝胶化转变。为了增强功能，作者设计Sim@ZIF8@PDA纳米颗粒（SZP），其中辛伐他汀（Sim）负载在沸石咪唑盐框架-8（ZIF8）上，利用其高载药能力和pH敏感的释放特性。这些纳米粒子进一步与聚多巴胺（PDA）粘附，以提高光热效率和稳定性。随后，SZP纳米粒子与CS/β-GP结合形成SZP/CS/β-GP水凝胶。结果表明，在近红外光照射下，PDA发挥光热作用实现抗感染，而辛伐他汀的释放可以促进CD4+T细胞向调节性T细胞（Tregs）的分化，实现免疫调节。SZP/CS/β-GP水凝胶减轻了种植体周围病变的感染和炎症。总之，本研究为种植体周炎的非手术治疗提供了一种新方法。

实验方法
动物实验
购买4周龄SPF级C57BL雄性小鼠，随机分为3组，每组在手术前适应1周。在腹腔麻醉下固定小鼠，用生理盐水和碘伏消毒左上第一磨牙。使用探针分离牙龈，然后将手术刀尖端楔入牙周间隙，松开牙齿并使用显微持针器将其拔出。等待愈合6周进行种植体植入。在全身麻醉下固定后，用生理盐水和碘伏对小鼠进行消毒，以消毒口腔和左上第一磨牙的位置。切开并分离牙龈，使用高速旋转机器制备种植腔。用生理盐水冲洗窝，放置小鼠用种植体于种植窝洞中，拧紧到位，最后缝合。愈合4周后，实现了骨整合，并使用浸泡牙龈卟啉单胞菌溶液的5-0丝线进行了结扎。每2天检查一次螺纹是否移位，并在螺纹处同时注射牙龈卟啉单胞菌溶液。随后，使用显微CT（NEMO Micro CT，NMC-200，平生医疗科技有限公司）和组织切片技术对建模的成功进行了检测。

实验结果
小鼠种植体周炎建模示意图，如图7A所示。基于小鼠拔牙窝愈合实验，作者选择拔牙后6周作为种植体植入时间，种植体植入后4周完成骨整合。随后，将牙龈卟啉单胞菌浸泡的丝线缠绕在植入物的颈部，以模拟种植体周炎，并在缠绕2周后进行显微CT扫描。作为对照组，在同一时期也进行了微CT扫描，没有包裹丝线。对照组和建模组的矢状面、冠状面和横断面图像以及3D重建图像如图7B所示，红色标记显示了种植体周炎模型组的骨吸收位置。

图7 小鼠种植体周炎的体内建模。（A） 种植体周炎建模实验示意图。（B） 对照组和种植体周炎组的矢状、冠状和横断面显微CT和3D重建图像。种植体周炎模型组（AB，牙槽骨；IM，种植体）的HE染色（C）和TRAP染色（D）。

使用结论
在这项研究中，合成了一种基于壳聚糖的近红外光响应的可注射温度敏感水凝胶，负载辛伐他汀，为治疗种植体周炎提供了一种新的非手术策略。水凝胶具有优异的光热抗菌性能，在激光照射下能有效杀死大多数金黄色葡萄球菌和牙龈卟啉单胞菌。从水凝胶中释放的辛伐他汀促进CD4+T细胞分化为Tregs，显示出强烈的免疫调节作用。此外，小鼠拔牙窝的体内愈合实验确定，拔牙后六周是植入物放置的最佳时间。种植体周炎模型的体内实验表明，水凝胶可以通过光热细菌抑制和调节局部炎症来有效治疗种植体周围症。这项研究的关键科学创新在于将SZP纳米粒子掺入CS/β-GP水凝胶中，这赋予了水凝胶双重功能。SZP纳米颗粒的引入显著增强了水凝胶的抗菌活性和免疫调节，使其在治疗种植周围炎方面优于传统的CS/β-GP基水凝胶。此外，SZP修饰的水凝胶在复杂的炎症和感染环境中表现出更好的性能，减少了抗生素的使用，降低了耐药性的风险。未来的研究可能侧重于进一步优化这种水凝胶，提高其在复杂生物环境中的长期稳定性和药物释放特性。引入额外的功能化纳米粒子或药物可以增强其治疗效果。随着进一步的改进，这种掺入SZP纳米粒子的CS/β-GP纳米复合水凝胶不仅在种植体周炎治疗方面，而且在其他生物医学应用方面，特别是在抗菌和免疫调节治疗方面，都具有巨大的潜力。

使用设备

                                 
 Micro CT (型号：NEMO) (平生医疗科技)
 影像软件：Avatar（平生医疗科技）