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四川大學(xué)楊佼佼、吳紅崑 Acta Biomater.：盲鰻啟迪的多向抗根齲濕粘附平臺(tái) - “流-固”系統(tǒng)優(yōu)化界面粘附和內(nèi)聚力
2024-09-27  來(lái)源：高分子科技

  根齲進(jìn)展迅速，是導(dǎo)致老年人口腔疼痛和失牙的主要原因。近年來(lái)，水凝膠粘合劑在濕組織上的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用取得了突破性進(jìn)展。然而，不規(guī)則的組織病損和生理活動(dòng)阻礙了水凝膠粘合劑在濕組織表面的穩(wěn)定粘附。這就要求粘合劑不僅要具備出色的流動(dòng)性以充分接觸不規(guī)則的表面，建立最大的界面粘附位點(diǎn)，還應(yīng)具有足夠的內(nèi)聚力來(lái)抵抗外力的機(jī)械干擾。目前，平衡流動(dòng)性和高交聯(lián)密度的策略可分為兩大類：在應(yīng)用位點(diǎn)混合前體溶液進(jìn)行自發(fā)性凝膠化，或在特定條件下引發(fā)刺激響應(yīng)性凝膠化。然而，以上策略仍難以克服口腔環(huán)境的挑戰(zhàn)：1）機(jī)械強(qiáng)度不足的水凝膠前體可能在凝膠化完成前被動(dòng)態(tài)環(huán)境沖散；2）自發(fā)性凝膠需進(jìn)行嚴(yán)格的時(shí)間控制，而刺激響應(yīng)性凝膠需要特定的外加條件。這些缺點(diǎn)導(dǎo)致現(xiàn)有的水凝膠粘合劑難以應(yīng)用于根齲治療。


  盲鰻在面臨危險(xiǎn)時(shí)會(huì)分泌流動(dòng)的粘液充滿捕食者的鰓和口腔，這些粘液在與周圍海水接觸后會(huì)轉(zhuǎn)化為具有一定機(jī)械強(qiáng)度的凝膠，使捕食者窒息。受此粘液滲透-凝膠堵塞的“流-固”防御策略啟迪，本研究試圖優(yōu)化界面粘附和內(nèi)聚力，構(gòu)建多向抗齲的流體-水凝膠根面濕粘附平臺(tái)。研究利用尿素(U)破壞絲素蛋白-單寧酸(SF-TA)水凝膠網(wǎng)絡(luò)中的氫鍵以改善流動(dòng)性，并引入黑磷烯(BP)以增強(qiáng)重組水凝膠的內(nèi)聚性、賦予體系光療抗菌和促進(jìn)再礦化功效，開發(fā)了一種水響應(yīng)流體系統(tǒng)(ST-BP-U)。ST-BP-U具有良好的流動(dòng)性和鋪展性，可有效接觸不規(guī)則的病損并封堵暴露的牙本質(zhì)小管。當(dāng)接觸唾液或齦溝液時(shí)，U擴(kuò)散到周圍環(huán)境的水中，水凝膠網(wǎng)絡(luò)(ST-BP/U)重新形成，其模量和濕粘附性能增強(qiáng)，牢固粘附于牙本質(zhì)。基于此濕粘附結(jié)構(gòu)，ST-BP/U在近紅外光下消除致齲微生物，并釋放磷酸根離子促進(jìn)牙本質(zhì)再礦化，實(shí)現(xiàn)多向防齲。因此，以盲鰻的“流-固”防御策略為靈感開發(fā)的低-高機(jī)械性能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以在動(dòng)態(tài)潮濕環(huán)境下穩(wěn)定粘附在不規(guī)則的牙根表面，有望滿足根齲治療的多方位需求，為根齲管理提供一種新的非手術(shù)治療策略。


Figure 1. 盲鰻防御策略啟迪的ST-BP-U體系的構(gòu)建及功效機(jī)制。


Figure 2. ST-BP-U體系的物化表征。


Figure3. 機(jī)械性能評(píng)估


Figure 4. ST-BP-U的體內(nèi)抗齲作用


  該工作以題為“Hagfish-Inspired Hydrogel for Root Caries: A Multifunctional Approach Including Immediate Protection, Antimicrobial Phototherapy, and Remineralization”發(fā)表于《Acta Biomaterialia》。文章第一作者為四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院2022級(jí)博士生朱杰鈺和張敏講師，通訊作者為四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院的吳紅崑教授和楊佼佼副研究員。特別感謝四川大學(xué)分析測(cè)試中心陳瀚蛟和胡靜副研究員提供的實(shí)驗(yàn)必需的設(shè)備和四川大學(xué)李建樹教授、李繼遙教授和羅珺副研究員的指導(dǎo)。本工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、四川省科技廳項(xiàng)目、四川大學(xué)研究項(xiàng)目和華西口腔醫(yī)院項(xiàng)目的資金支持。


  全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706124005300?dgcid=author

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（責(zé)任編輯：xu）
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