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四川大學(xué)李繼遙教授團(tuán)隊(duì) Small：一種具有膠原穩(wěn)定作用的牙本質(zhì)仿生再礦化材料
2022-08-25  來(lái)源：高分子科技

  近年來(lái)，啟迪于生物礦化原理的仿生再礦化材料研究進(jìn)展迅速，為牙體硬組織的微創(chuàng)修復(fù)提供了全新的材料。仿生再礦化模板的有效作用，尚需依賴于牙本質(zhì)膠原結(jié)構(gòu)的完整和穩(wěn)定，其作為無(wú)機(jī)礦物生長(zhǎng)的支架，是誘導(dǎo)仿生再礦化的前提。研究表明，口腔內(nèi)大量存在的基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）通過酶解破壞膠原結(jié)構(gòu)；而非膠原蛋白（NCPs）則能促進(jìn)膠原交聯(lián)增強(qiáng)膠原基質(zhì)穩(wěn)定。因此，抑制MMPs活性、促進(jìn)膠原交聯(lián)成為保證膠原纖維完整和穩(wěn)定的有效策略。


  近日，四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院李繼遙教授團(tuán)隊(duì)從NCPs中篩選出可增強(qiáng)膠原交聯(lián)的骨唾液蛋白來(lái)源的多肽序列NGV，接枝于PAMAM 端基；進(jìn)一步將MMPs抑制劑——加拉定（Galardin）載入PAMAM內(nèi)部空腔，構(gòu)建PAMAM-NGV@Galardin（PNG）,并研究其對(duì)膠原的保護(hù)作用；在含膠原酶的仿真微環(huán)境中探究材料誘導(dǎo)脫礦牙本質(zhì)仿生再礦化的能力；通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)材料在體內(nèi)環(huán)境中抑制牙本質(zhì)齲進(jìn)展的能力；借助計(jì)算機(jī)分子模擬，揭示PNG對(duì)膠原的促交聯(lián)作用機(jī)制，以及藥物釋放規(guī)律及機(jī)制；為臨床牙本質(zhì)仿生再礦化修復(fù)提供新思路和新技術(shù)（圖1）。

 

圖1


  實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PNG在酸性環(huán)境中比在中性環(huán)境中的藥物釋放更緩慢持久；該材料通過促進(jìn)膠原交聯(lián)，抑制膠原酶活性，發(fā)揮雙重膠原保護(hù)作用，在有膠原酶的體外環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了脫礦牙本質(zhì)仿生再礦化（圖2），在大鼠體內(nèi)也有效抑制了牙本質(zhì)齲的進(jìn)展。分子模擬提示NGV多肽在PAMAM表面的空間區(qū)域形成協(xié)同運(yùn)動(dòng)的小團(tuán)簇和疇區(qū)，進(jìn)而限制膠原鏈運(yùn)動(dòng)，減小膠原間距離和夾角波動(dòng)，使膠原分子集束更穩(wěn)定，更有利于膠原交聯(lián)（圖3）；pH通過調(diào)節(jié)加拉定在載藥系統(tǒng)中的自由能，以及與載體之間的非鍵相互作用作用，調(diào)節(jié)藥物釋放速率。PNG使防治牙本質(zhì)齲的仿生再礦化技術(shù)進(jìn)一步貼近了臨床應(yīng)用。

 


圖2


圖3


  相關(guān)研究成果“A Dentin Biomimetic Remineralization Material with an Ability to Stabilize Collagen”近期發(fā)表在Small雜志。通訊作者為四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院李繼遙教授和梁坤能副教授，第一作者為陶思穎講師。


  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202203644

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