新型石墨烯-铁纳米酶水凝胶：牙周炎治疗的新希望

原创

来源：张颖

2024-12-27 08:49:46

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核心提示：牙周炎是一种由牙菌斑引起的慢性炎症性疾病，导致牙齿松动、移位甚至脱落。传统的治疗手段，如机械清创和抗生素治疗，往往无法彻底清除顽固的生物膜，也无法减轻过度的炎症反应，且可能破坏口腔微生物群落，影响长期治疗效果。近日，一项创新研究成果为牙周炎治疗提供了新思路。研究人员开发了一种基于多巴胺（DA）修饰的透明质酸（HA）骨架和石墨烯-铁（GDY-Fe）复合物的可注射纳米酶水凝胶（GDY-Fe@HA-DA），展现出卓越的组织粘附性、自修复性、抗菌性和生物相容性。

研究背景

牙周炎的传统治疗手段存在诸多局限，如耗时、成本高、易复发，且可能导致细菌耐药和口腔微生物群落失衡。因此，开发一种简单、有效、安全且无毒的治疗方法，避免手术或抗生素的使用，对于口腔疾病的有效管理至关重要。

研究团队采用聚合诱导自组装技术（PISA），制备了一种新型的石墨烯-铁纳米酶水凝胶。在该研究中，作者通过将Fe³⁺负载在石墨炔（GDY）上，构建了GDY-Fe纳米酶，并将其包封于具备pH响应和自愈合特性的多巴胺修饰透明质酸（HA-DA）水凝胶中，形成复合水凝胶（GDY-Fe@HA-DA）。GDY-Fe@HA-DA纳米酶水凝胶表现出优异的组织粘附性、自愈性、抗菌性和生物相容性。在近红外激光照射下，GDY-Fe@HA-DA纳米酶水凝胶通过化学动力学（CDT）和光热疗法（PTT）的协同结合，能够有效根除包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和牙龈卟啉单胞菌在内的多种病原体。GDY-Fe@HA-DA纳米酶水凝胶的疗效在细菌感染的皮肤伤口和大鼠牙周炎模型中得到了进一步验证，它能有效缓解炎症环境，促进伤口愈合和牙周组织恢复

研究发现

GDY-Fe@HA-DA水凝胶在近红外激光照射下能有效杀灭多种病原体，包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和牙周炎相关细菌。通过化学动力疗法（CDT）和光热疗法（PTT）的协同作用，水凝胶不仅增强了抗菌能力，还消除了漱口水中残留H2O2的潜在风险，并抑制了口腔中厌氧细菌的增殖。此外，水凝胶在促进细胞增殖、减少炎症因子、缓解牙周炎症环境和促进牙周组织恢复方面显示出显著效果。

研究意义

该研究提供了一种简单有效的牙周炎治疗方法，避免了传统治疗手段的局限性。GDY-Fe@HA-DA水凝胶的抗菌和抗炎效果，为牙周炎及其他组织损伤的治疗提供了新的思路。

结论

研究结果表明，GDY-Fe@HA-DA水凝胶作为一种多功能抗菌水凝胶，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和牙周炎相关细菌具有良好抗菌活性。水凝胶能够智能响应酸性环境，释放·OH，同时具备O2生成和光热性能，为解决牙周病的复杂挑战提供了全面解决方案。体内研究表明，GDY-Fe@HA-DA水凝胶能有效抵抗细菌感染，减少炎症，促进伤口愈合和牙周组织恢复。这些发现表明，GDY-Fe@HA-DA水凝胶有望显著改善患者预后，是一种有前景的多功能水凝胶，用于牙周炎治疗。

参考文献：

· Wu, X.; Wang, L.; Lu, Y.; Li, M.-H.; Liu, S.; Yang, Y.; Song, Y.; Chen, S.; Kang, J.; Dong, A.; Yang, Y.-W. A Microenvironment-Responsive Graphdiyne-Iron Nanozyme Hydrogel with Antibacterial and Anti-Inflammatory Effect for Periodontitis Treatment. Adv. Healthcare Mater. 2024, 2403683.