从抑菌到镇痛：载葛根素活乳酸菌水凝胶恢复口腔微生态并下调P2X3缓解牙周痛

牙周炎是由牙周微生物生态失衡驱动、宿主过度炎症应答介导组织破坏的慢性炎症性疾病，影响全球超36亿人。临床标准疗法（机械刮治+全身/局部抗生素）对深牙周袋清除有限，且广谱杀菌不分敌我--同时抑制有益菌、破坏口腔微生态平衡，长期使用诱导耐药。近年"活菌治疗"理念兴起：部分有益菌（如乳杆菌）可通过产乳酸、细菌素竞争性抑制牙周致病菌（具核梭杆菌、金黄色葡萄球菌等），有望恢复菌群稳态而非简单。但直接口腔给予活益生菌易流失、被唾液稀释且存在菌易位风险，需合适载体实现局部驻留与防逃逸。水凝胶尤其可注射光交联体系具备微创填入、牙周袋贴合优势；将活菌微胶囊化既能物理隔离防暴释又能维持菌体活力。此外，牙周炎常伴发牙周源性神经病理性疼痛，P2X3受体在三叉神经节上调参与痛信号传导，中药活性成分葛根素被报道可特异性拮抗P2X3。

本研究整合上述要素：用CS/HA静电层层自组装将PNs锚定于LR表面形成PSCLR纳米粒→乳化光交联封装入GelMA微球→混入HAMA前体光固化得PSCLR-HA Gel，系统评价其理化表征、防菌逃逸、体外抑菌/菌斑清除、细胞相容性、大鼠牙周炎模型治疗效果（组织学、M1/M2极化、P2X3表达），验证其作为无抗生素、菌群-神经-免疫三重调控牙周治疗新策略的可行性。

图1. 葛根素纳米粒与益生菌纳米颗粒表征

水热法制PNs呈~50 nm均匀球形（SEM/TEM），HPLC-MS确认含葛根素和大豆苷元。LR经CS包被（SCLR，ζ电位由-26.09→-0.75 mV）再与HA+PNs孵育得PSCLR（ζ=-5.51 mV），SEM见菌体表面粗糙度递增且覆有包被层，FTIR在1643 cm⁻¹出现苯环特征峰证PNs成功负载。静电驱动逐层组装未明显损伤菌体形态，为后续活菌功能保持奠基。

图2. 水凝胶表征、防菌逃逸及体外菌斑清除

乳化光交联得PSCLR-GHM微球，嵌入HAMA网络后SEM见多孔HAMA中均匀分布微球。激光共聚焦绿荧光证活菌在微球及整体水凝胶中保持活性。微球封装组（MHA）培养24 h培养基OD₆₀₀远低于直接混合组（LHA），证微球有效阻止活菌逃逸入环境。狗牙人工菌斑模型：PSCLR-HA Gel处理24 h菌斑量显著减少，Live/Dead染色红荧光（死菌）占优，对照绿荧光（活菌）为主，SEM见细菌聚团松散化，表明水凝胶具抗菌斑生物膜活性。

图3. 微生物群落调控与抗菌机制

PSCLR(10⁸ CFU/mL)对S. aureus、E. coli、F. nucleatum抑菌率分别达99.99%、99.94%、99.99%，呈剂量依赖；水凝胶浸提液具同等抑菌效价。分离LR上清（pH≈4）可完全杀灭指示菌，中和酸或加过氧化氢酶消除抗菌效，仅排除H₂O₂保留抗菌——证主要机制为LR代谢产乳酸致酸性微环境抑制致病菌。益生菌竞争性消耗营养/空间并分泌抑菌代谢物，水凝胶缓释维持局部益生微环境，选择性压低致病菌丰度而非全面杀菌。

图4. 生物安全性评估

NIH-3T3与PSCLR/PSCLR-GHM/PSCLR-HA Gel共孵2–24 h，LDH释放率低于阴性对照，无细胞毒性；溶血率<5%符合血液相容标准。ABTS法示水凝胶具ROS清除能力，Live/Dead染色见细胞正常铺展增殖。牙釉质SEM处理后表面与PBS对照组无差异，无酸蚀脱矿。综合细胞相容、血液相容及牙体硬组织安全性，PSCLR-HA Gel满足口腔局部应用基本要求，微球封装进一步隔离活菌避免潜在易位风险。

图5. 体内牙周炎治疗效果

大鼠多菌+高糖饮食诱导牙周炎模型，局部涂PSCLR-HA Gel。20 d后肉眼见龈缘肿胀消退、菌斑消失；H&E示炎性细胞浸润较模型组与市售Periocline®显著减少。免疫荧光定量：TNF-α（促炎）↓，IL-10（抗炎）↑，促M2型巨噬细胞极化。Masson结果显示胶原沉积更致密连续。三叉神经节IHC：模型组P2X3强阳性，PSCLR-HA Gel组显著下调至近Sham水平，印证葛根素拮抗P2X3缓解牙周相关性神经痛。体内疗效与体外抑菌/抗炎/抗氧化数据吻合。

本研究成功构建负载葛根素修饰活鼠李糖乳杆菌的HAMA光交联水凝胶（PSCLR-HA Gel）。CS/HA/PNs静电层层组装保护并锚定活性成分于LR表面，微球封装防止活菌逃逸且维持高存活率。水凝胶具多孔可注射性，通过LR持续分泌乳酸建立酸性微环境选择性抑制牙周致病菌（S. aureus、E. coli、F. nucleatum），下调TNF-α、上调IL-10促进M2巨噬细胞极化，清除ROS；所含葛根素特异性拮抗P2X3受体减轻牙周炎性神经痛。在大鼠多菌诱导牙周炎模型中显著缩小炎症区、增加胶原沉积并下调P2X3表达，疗效优于市售盐酸米诺环素软膏，且具优良细胞/血液/牙釉质相容性。该"活菌生态调控＋神经免疫调节"一体化无抗生素策略为慢性牙周炎提供了具转化前景的新型局部治疗平台，后续需开展大型动物模型验证及长期植入安全性评价。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2025.07.004