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《Matter》摆脱种牙后的折磨:抗菌光固化生物粘合水凝胶

发布时间:2019-09-27 


是否曾经因为牙疼而烦恼?

又是否因为镶牙的不适感而饱受困扰?


 

 

如今,随着技术的进步,种植牙已成为替代缺失牙齿的标准护理方式,种植牙不仅使用寿命很长,而且种植后口腔舒适,没有异物感。

 

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然而,由于种植牙安装时基台穿龈过少,或基台与桥架连接不良,会造成局部卫生状况差,长期的慢性炎性刺激可致牙龈增生,严重甚至导致牙龈炎,医学上把这种因为种植体而导致的局部病症统称为PIDs(种植体周围组织病)

据统计,近年来全球的种植牙数量呈现逐年增长的趋势,预计PIDs将成为未来最突出的牙病之一

 

那有什么方法能够防范甚至彻底根治这种病症吗?

 

近期,美国加州大学的研究人员报告了用于治疗PIDs的一种抗菌生物粘合剂(GelAMP),如图1所示,研究人员通过将阳离子抗菌肽(AMP)掺入可光交联的甲基丙烯酰明胶中以形成甲基丙烯酰明胶抗菌生物粘合剂(GelAMP)。

 

 

与商业粘合剂相比,GelAMP不仅对生物组织显示出更高的粘附力,而且具有优异的细胞相容性,可以在体外有效促进细胞增殖和迁移;此外,GelAMP还显示出对抗牙龈卟啉单胞菌的显着抗菌活性,而且可以在密封小鼠的颅骨缺损后支持自体骨的生长。

 

 

图1. 生物粘合水凝胶的合成及光交联工艺。

 

粘合特性

 

生物材料对组织和植入物表面的强烈粘附是促进牙周组织修复和再生的关键因素,同时生物粘合剂必须承受较高的剪切应力及口腔组织的高运动性。对此,研究人员进行伤口闭合测试以测量生物粘合剂与软组织和猪皮的粘合强度。结果如图2所示,与市售粘合剂CoSEAL相比,GelAMP对猪皮的粘合强度和剪切应力的承受强度明显增强

 

 

图2. 生物粘合剂的体内外粘合性能

 

细胞相容性

 

为了评估生物粘合剂支持基质细胞增殖和迁移的能力,研究人员将新鲜分离的颅骨缝合线包封在7%和15%(w/v)的生物粘合剂中,结果如图3所示,第一周没有观察到显着的细胞迁移;一周后,开始观察到缝合线外的细胞,然后细胞开始增殖和迁移,对于7%和15%的生物粘附剂,细胞的代谢活性一致地增加。随后,细胞可以渗透并扩散到整个GelAMP生物粘合剂中,同时还保持增殖和代谢活性。

 

 

图3. 小鼠颅骨缝合线的提取与包封测试图

 

体内应用

 

研究人员研究了生物粘合剂的原位输送和形成能力,并且在愈合过程中牢固附着在伤口区域而不发生移位。如图4所示,研究人员首先使用牙钻在小鼠颅骨中制造严重的创伤,然后将生物粘附前体溶液注射到骨缺损中并使用商业牙科光固化单元光聚合,结果显示生物粘合剂可以保留在缺损部位,在植入14天后没有任何移位迹象,而且在14天后,可以在原始缺损边缘附近观察到新的自体骨的形成(图D、E),而未处理的对照颅骨缺损仅在第42天开始显示有限的新骨形成。

 

 

图4. 生物粘合剂对小鼠颅骨缺损实验测试图

 

在这项研究中,研究人员设计了用于治疗PIDs的抗菌水凝胶生物粘合剂,与商业粘合剂相比,该生物粘合剂表现出了更高的与植入物和口腔表面的粘合强度,其不仅具有高度的细胞相容性,而且能够通过支持迁移细胞的生长来促进骨的再生。这种生物粘附水凝胶在抗微生物剂和细胞支持等方面有着显着潜力,我们相信,在未来的工作中这项技术将为骨诱导和抗菌生物粘合剂的进一步开发应用提供更加有吸引力的平台!

 

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238519301237

 

 

来源:高分子科学前沿

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