壳聚糖水凝胶裹PDA再生硅：湿粘牙根、杀菌再矿化双管齐下

随着全球老龄化加剧，根面龋在65–74岁中国人中患病率高达61.9%，成为威胁中老年口腔健康的主要问题。根龋由牙根暴露面菌斑中的变异链球菌、粘性放线菌、嗜酸乳杆菌、白色念珠菌等产酸菌引发，导致牙骨质/牙本质脱矿与胶原降解；因病变位于牙龈退缩后的湿润根面、视野差、传统修复/根管对体弱老人难以实施，且氟化物对成熟生物膜无力、氯己定易耐药、普通生物活性玻璃抗菌弱，单一材料无法满足“强抗菌+深再矿化+湿态滞留”的三角需求。壳聚糖（CS）经酸溶冻干活化的阳离子长链多糖在生理pH下保留破膜抗菌性，但中性溶解差；再生硅（Regesi）是以有机钙源制备的新型生物活性玻璃（SiO₂-CaO-P₂O₅），可诱导羟基磷灰石沉积；聚多巴胺（PDA）儿茶酚基可在唾液湿润表面强粘附。三者组合有望弥补各自短板。本研究据此将PDA包覆Regesi载入活化CS水凝胶，系统验证其理化物性、体外抗菌/抗生物膜/再矿化及大鼠根龋体内疗效，探索早期根龋的非修复性多功能敷料。

研究内容

图1.Regesi与PDA-Regesi的表征

Regesi原为白色不规则块体，PDA包覆后水分散液呈黑色，超声后流体力学直径由大块降至781.17nm，负ζ电位显著升高（PDA酚羟基贡献），SEM/TEM见PDA纳米颗粒环绕Regesi形成小粒径复合体；FTIR在1622/1424cm⁻¹出现芳环C=C峰，XPS中C、N元素占比明显上升，UV-Vis宽吸收增强，共同证实PDA通过氢键/π-π堆积成功成膜且未破坏Regesi的Si/Ca/P无机骨架，为后续分散稳定与牙齿湿粘提供结构基础。

图2.CS/Regesi-CS/PDA-Regesi-CS水凝胶表征

冻干前溶液由CS透明、Regesi-CS乳白、PDA-Regesi-CS黑褐区分；复水后均恢复凝胶态，SEM显示多孔CS网络表面成功负载颗粒。水凝胶pH6.0-6.2（规避酸蚀），CCK-8证L929/HGF-1/HOK细胞存活率正常（无毒），孔隙率10–20%利于菌药接触；PDA-Regesi-CS对猪皮粘附0.82MPa、对牛牙骨质0.25MPa，远超无PDA组；PDA负电抑聚集、降降解速率、减溶胀，延长口腔滞留。物性整体支持临床涂抹操作。

图3.对浮游菌的抗菌活性

以S. mutans、L. acidophilus、A. viscosus、C. albicans及四菌混合培养为对象，CFU计数显示所有含活化CS组3 h viabilityloss>80%，混合菌1 h稍弱（<50%）但3 h回升至>80%；机制归于CS正电荷破坏膜完整性及干扰代谢。PDA-Regesi-CS略优，提示PDA湿粘延长CS与菌接触时间。结果证实活化CS在生理pH仍保留广谱抗菌，且Regesi/PDA本身不抵消该活性。

图4.抗生物膜形成与清除成熟生物膜

24 h形成期干预：对照组混合菌网密集，PDA-Regesi-CS组仅剩散落菌落，CFU抑制率>92%，结晶紫生物质显著低；对成熟24 h生物膜追加24 h处理，CS单用清除~80%，含Regesi/PDA组达~90%，PDA-Regesi(10)-CS最优。SEM见膜结构崩解。PDA的粘附性限制菌体滑动、增强水凝胶-菌斑界面作用，是Regesi-CS升级为PDA-Regesi-CS后抗膜略增效的原因；单菌膜趋势一致。

图5.脱矿牙骨质再矿化

牛牙骨质脱矿后每日换新凝胶+人工唾液，4周时PDA-Regesi(10)-CS组表面微硬度达33.54 kg f/mm²（对照19.29），第7天起持续上升，低剂量(2.5/5 mg/mL)中期停滞因Regesi量不足；SEM见多孔粗糙面趋平，XRD检获羟磷灰石(002)/(211)峰，EDS示Ca/P均匀回补。Regesi释Ca/P/Si诱导内源矿化，PDA靠湿粘延长时间窗并助小粒径Regesi释离子，二者协同实现深层再矿化。

图6：大鼠根龋体内疗效

SD大鼠喂致龋饲粮+混菌接种+龈切建立根龋，分PBS/CS/Regesi(10)-CS/PDA-Regesi(10)-CS每日涂药4周。PDA-Regesi(10)-CS组磨牙根面龋染红面积仅对照约1/3，Doff评分0.2，根龋指数~20%（对照>60%）；Micro-CT示龋凹最浅，根面ROI矿密度1.31 g/cm³（对照0.92）。证实CS抗菌+Regesi再矿化在体生效，PDA湿粘进一步放大留存与疗效；鉴于大鼠舔舐与人进食刷牙类似，采用每日更换比长效缓释更贴合口腔实际。

PDA-Regesi-CS活性壳聚糖水凝胶通过“CS阳离子破膜杀菌+Regesi缓释Ca/P/Si诱导羟磷灰石+PDA湿态强粘延长滞留”三重机制，在体外实现致龋混菌生物膜抑制/清除>92%、28天脱矿牙骨质纳米硬度恢复至33.54 kg f/mm²，在大鼠根龋模型中把Doff评分压至0.2、根面矿密度提至1.31 g/cm³，且细胞与组织/脏器均无毒性。该材料规避了氟过量与氯己定耐药问题，操作上适配口腔每日涂抹场景，为早期根面龋提供了抗菌-再矿化-湿粘三位一体的非修复性新策略；后续需补临床阳性对照（如氟漆）、明确PDA-Regesi-CS分子相互作用、评估动态咀嚼/酶解长期稳定性及大动物长期安全性以推进转化。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2026.152313