納米技術可注射溫度敏感納米復合水凝膠用于光熱藥物治療種植體周圍炎

文獻信息
福建醫科大學福建省口腔疾病重點實驗室&福建省口腔生物材料工程研究中心、福建大學口腔醫學院口腔醫院重點實驗室等團隊的研究成果“Nano Sim@ZIF8@PDA modified injectable temperature sensitive nanocomposite hydrogel for photothermal/drug therapy for peri-implantitis”（納米辛伐他汀@ZIF8@PDA改性可注射溫敏復合水凝膠通過光熱/藥物治療種植體周炎）在學術期刊《Carbohydrate Polymers》（IF：10.7）上發表。平生公司的離活一體CT（NEMO）在論文中提供了重要的種植體圖像和定量分析結果。

該論文的通訊作者為程輝教授，第一作者為劉定坤。

文獻摘要
種植牙修復已成為治療缺失牙齒最重要的方法之一。然而，種植體周炎是種植體修復的常見并發癥，缺乏及時有效的治療很可能導致種植失敗。在這里，作者開發了一種基于殼聚糖的多功能溫敏水凝膠。殼聚糖（CS）/β-甘油磷酸（β-GP）作為水凝膠的主體，在生理溫度下實現了凝膠化轉變。為了增強功能，作者設計Sim@ZIF8@PDA納米顆粒（SZP），其中辛伐他汀（Sim）負載在沸石咪唑鹽框架-8（ZIF8）上，利用其高載藥能力和pH敏感的釋放特性。這些納米粒子進一步與聚多巴胺（PDA）粘附，以提高光熱效率和穩定性。隨后，SZP納米粒子與CS/β-GP結合形成SZP/CS/β-GP水凝膠。結果表明，在近紅外光照射下，PDA發揮光熱作用實現抗感染，而辛伐他汀的釋放可以促進CD4+T細胞向調節性T細胞（Tregs）的分化，實現免疫調節。SZP/CS/β-GP水凝膠減輕了種植體周圍病變的感染和炎癥。總之，本研究為種植體周炎的非手術治療提供了一種新方法。

實驗方法
動物實驗
購買4周齡SPF級C57BL雄性小鼠，隨機分為3組，每組在手術前適應1周。在腹腔麻醉下固定小鼠，用生理鹽水和碘伏消毒左上第一磨牙。使用探針分離牙齦，然后將手術刀尖端楔入牙周間隙，松開牙齒并使用顯微持針器將其拔出。等待愈合6周進行種植體植入。在全身麻醉下固定后，用生理鹽水和碘伏對小鼠進行消毒，以消毒口腔和左上第一磨牙的位置。切開并分離牙齦，使用高速旋轉機器制備種植腔。用生理鹽水沖洗窩，放置小鼠用種植體于種植窩洞中，擰緊到位，最后縫合。愈合4周后，實現了骨整合，并使用浸泡牙齦卟啉單胞菌溶液的5-0絲線進行了結扎。每2天檢查一次螺紋是否移位，并在螺紋處同時注射牙齦卟啉單胞菌溶液。隨后，使用顯微CT（NEMO Micro CT，NMC-200，平生醫療科技有限公司）和組織切片技術對建模的成功進行了檢測。

實驗結果
小鼠種植體周炎建模示意圖，如圖7A所示。基于小鼠拔牙窩愈合實驗，作者選擇拔牙后6周作為種植體植入時間，種植體植入后4周完成骨整合。隨后，將牙齦卟啉單胞菌浸泡的絲線纏繞在植入物的頸部，以模擬種植體周炎，并在纏繞2周后進行顯微CT掃描。作為對照組，在同一時期也進行了微CT掃描，沒有包裹絲線。對照組和建模組的矢狀面、冠狀面和橫斷面圖像以及3D重建圖像如圖7B所示，紅色標記顯示了種植體周炎模型組的骨吸收位置。

圖7 小鼠種植體周炎的體內建模。（A） 種植體周炎建模實驗示意圖。（B） 對照組和種植體周炎組的矢狀、冠狀和橫斷面顯微CT和3D重建圖像。種植體周炎模型組（AB，牙槽骨；IM，種植體）的HE染色（C）和TRAP染色（D）。

使用結論
在這項研究中，合成了一種基于殼聚糖的近紅外光響應的可注射溫度敏感水凝膠，負載辛伐他汀，為治療種植體周炎提供了一種新的非手術策略。水凝膠具有優異的光熱抗菌性能，在激光照射下能有效殺死大多數金黃色葡萄球菌和牙齦卟啉單胞菌。從水凝膠中釋放的辛伐他汀促進CD4+T細胞分化為Tregs，顯示出強烈的免疫調節作用。此外，小鼠拔牙窩的體內愈合實驗確定，拔牙后六周是植入物放置的最佳時間。種植體周炎模型的體內實驗表明，水凝膠可以通過光熱細菌抑制和調節局部炎癥來有效治療種植體周圍癥。這項研究的關鍵科學創新在于將SZP納米粒子摻入CS/β-GP水凝膠中，這賦予了水凝膠雙重功能。SZP納米顆粒的引入顯著增強了水凝膠的抗菌活性和免疫調節，使其在治療種植周圍炎方面優于傳統的CS/β-GP基水凝膠。此外，SZP修飾的水凝膠在復雜的炎癥和感染環境中表現出更好的性能，減少了抗生素的使用，降低了耐藥性的風險。未來的研究可能側重于進一步優化這種水凝膠，提高其在復雜生物環境中的長期穩定性和藥物釋放特性。引入額外的功能化納米粒子或藥物可以增強其治療效果。隨著進一步的改進，這種摻入SZP納米粒子的CS/β-GP納米復合水凝膠不僅在種植體周炎治療方面，而且在其他生物醫學應用方面，特別是在抗菌和免疫調節治療方面，都具有巨大的潛力。

使用設備

                                 
 Micro CT (型號：NEMO) (平生醫療科技)
 影像軟件：Avatar（平生醫療科技）