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華科大趙彥兵教授、武大張玉峰教授團(tuán)隊(duì) AHM: 仿貽貝殼聚糖水凝膠用于牙周塞治劑的合成和應(yīng)用
2023-12-08  來源：高分子科技

  口腔牙周組織受損后的修復(fù)包括止血、炎癥、增殖和重塑等過程。由于唾液分泌、水分及食物的攝入，口腔始終處于潮濕的環(huán)境中，且口腔內(nèi)含有多種細(xì)菌，影響牙周組織的愈合。牙周塞制劑可以覆蓋和保護(hù)傷口，減少出血和促進(jìn)傷口愈合。


  理想的牙周塞制劑應(yīng)該具有良好的生物安全性，粘接、機(jī)械、抗菌和止血性能，以提供良好的術(shù)后傷口愈合環(huán)境。殼聚糖（CS）是一種天然陽離子多糖，常用作傷口愈合和組織修復(fù)。然而，其機(jī)械性能較差，濕粘接能力較低，在口腔內(nèi)應(yīng)用中需要進(jìn)行改性。


  近期，華中科技大學(xué)趙彥兵教授及武漢大學(xué)張玉峰教授團(tuán)隊(duì)合成了一種殼聚糖-沒食子酸接枝共聚物（CS-GA）作為牙周塞治劑用于口腔牙周術(shù)后的治療（圖1）。受到海洋生物貽貝在水環(huán)境粘附性能強(qiáng)的啟發(fā)，研究人員發(fā)現(xiàn)貽貝分泌粘性液體里具有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的多巴使其具有強(qiáng)粘附性。因此，利用具有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的沒食子酸對殼聚糖水凝膠進(jìn)行改性，研究人員合成了一種具備良好生物安全性、粘附性能、力學(xué)性能、抗菌性能和止血性能的殼聚糖-沒食子酸接枝共聚物，為其在牙周組織修復(fù)領(lǐng)域提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。


圖1 CS-GA的制備及應(yīng)用示意圖


  利用EDC/NHS化學(xué)偶聯(lián)法，研究團(tuán)隊(duì)合成了三種不同接枝率的CS-GA。作者使用紫外光譜、核磁共振氫譜、紅外光譜等方法證明沒食子酸成功接枝到殼聚糖主鏈上。CS-GA呈疏松多孔的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其具有較高的溶脹率，可調(diào)節(jié)的降解性，良好的自愈合能力，較高的力學(xué)強(qiáng)度和良好的韌性（圖2）。CS-GA可以與多種物質(zhì)如塑料、玻璃、豬皮及骨頭粘接，其粘接強(qiáng)度較高（圖3）。CS-GA具有較好的抗氧化性能，其對·OH、O2-、1O2清除能力較強(qiáng)（圖4）。此外，CS-GA對多種常見致病菌具有良好的抑菌能力，可能通過膜損傷機(jī)制抑制細(xì)菌的生長（圖5）。CS-GA具有優(yōu)異的止血性能，其效果優(yōu)于商用的明膠海綿，機(jī)制可能是吸附大量紅細(xì)胞，激活生理性凝血級聯(lián)反應(yīng)，促進(jìn)血凝塊形成（圖6）。作者構(gòu)建大鼠上顎損傷模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CS-GA傷口愈合能力強(qiáng)，其可促進(jìn)再上皮化及膠原沉積，減少炎癥因子的表達(dá)，加快創(chuàng)面的愈合（圖7）。


圖2 CS-GA的基礎(chǔ)理化性能


圖3 CS-GA的粘接性能


圖4 CS-GA的抗氧化性能


圖5 CS-GA的抗菌性能


圖6 CS-GA的止血性能


圖7 CS-GA的傷口愈合能力


  殼聚糖-沒食子酸接枝共聚物克服了傷口敷料在濕環(huán)境下的粘附性差和術(shù)后傷口感染的局限性，為開發(fā)理想的牙周塞治劑提供了新的思路。本研究深入研究了CS-GA的抑菌及止血機(jī)理，廣泛探索了CS-GA的抗氧化活性，為多糖-多酚材料在創(chuàng)傷修復(fù)領(lǐng)域提供了更多理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。該工作以“Characterization of chitosan-gallic acid graft copolymer for periodontal dressing hydrogel application”為題發(fā)表在《Adv. Healthc. Mater.》上。該研究得到國家自然科學(xué)基金委和湖北省自然科學(xué)基金委的支持。


  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202302877

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