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四川大學楊佼佼、吳紅崑 Acta Biomater.:盲鰻啟迪的多向抗根齲濕粘附平臺 - “流-固”系統優化界面粘附和內聚力
2024-09-27  來源:高分子科技

  根齲進展迅速,是導致老年人口腔疼痛和失牙的主要原因。近年來,水凝膠粘合劑在濕組織上的生物醫學應用取得了突破性進展。然而,不規則的組織病損和生理活動阻礙了水凝膠粘合劑在濕組織表面的穩定粘附。這就要求粘合劑不僅要具備出色的流動性以充分接觸不規則的表面,建立最大的界面粘附位點,還應具有足夠的內聚力來抵抗外力的機械干擾。目前,平衡流動性和高交聯密度的策略可分為兩大類:在應用位點混合前體溶液進行自發性凝膠化,或在特定條件下引發刺激響應性凝膠化。然而,以上策略仍難以克服口腔環境的挑戰:1)機械強度不足的水凝膠前體可能在凝膠化完成前被動態環境沖散;2)自發性凝膠需進行嚴格的時間控制,而刺激響應性凝膠需要特定的外加條件。這些缺點導致現有的水凝膠粘合劑難以應用于根齲治療。


  盲鰻在面臨危險時會分泌流動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轉化為具有一定機械強度的凝膠,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,本研究試圖優化界面粘附和內聚力,構建多向抗齲的流體-水凝膠根面濕粘附平臺。研究利用尿素(U)破壞絲素蛋白-單寧酸(SF-TA)水凝膠網絡中的氫鍵以改善流動性,并引入黑磷烯(BP)以增強重組水凝膠的內聚性、賦予體系光療抗菌和促進再礦化功效,開發了一種水響應流體系統(ST-BP-U)ST-BP-U具有良好的流動性和鋪展性,可有效接觸不規則的病損并封堵暴露的牙本質小管。當接觸唾液或齦溝液時,U擴散到周圍環境的水中,水凝膠網絡(ST-BP/U)重新形成,其模量和濕粘附性能增強,牢固粘附于牙本質。基于此濕粘附結構,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牙本質再礦化,實現多向防齲。因此,以盲鰻的“流-固”防御策略為靈感開發的低-高機械性能轉換系統可以在動態潮濕環境下穩定粘附在不規則的牙根表面,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治療策略。


Figure 1. 盲鰻防御策略啟迪的ST-BP-U體系的構建及功效機制。


Figure 2. ST-BP-U體系的物化表征。


Figure3機械性能評估


Figure 4. ST-BP-U的體內抗齲作用


  該工作以題為Hagfish-Inspired Hydrogel for Root Caries: A Multifunctional Approach Including Immediate Protection, Antimicrobial Phototherapy, and Remineralization發表于《Acta Biomaterialia》。文章第一作者為四川大學華西口腔醫院2022級博士生朱杰鈺張敏講師,通訊作者為四川大學華西口腔醫院的吳紅崑教授和楊佼佼副研究員。特別感謝四川大學分析測試中心陳瀚蛟和胡靜副研究員提供的實驗必需的設備和四川大學李建樹教授、李繼遙教授和羅珺副研究員的指導。本工作得到了國家自然科學基金、四川省科技廳項目、四川大學研究項目和華西口腔醫院項目的資金支持。


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

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