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四川大學(xué)楊佼佼、吳紅崑 Acta Biomater.:盲鰻啟迪的多向抗根齲濕粘附平臺 - “流-固”系統(tǒng)優(yōu)化界面粘附和內(nèi)聚力
2024-09-27  來源:高分子科技

  根齲進展迅速,是導(dǎo)致老年人口腔疼痛和失牙的主要原因。近年來,水凝膠粘合劑在濕組織上的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用取得了突破性進展。然而,不規(guī)則的組織病損和生理活動阻礙了水凝膠粘合劑在濕組織表面的穩(wěn)定粘附。這就要求粘合劑不僅要具備出色的流動性以充分接觸不規(guī)則的表面,建立最大的界面粘附位點,還應(yīng)具有足夠的內(nèi)聚力來抵抗外力的機械干擾。目前,平衡流動性和高交聯(lián)密度的策略可分為兩大類:在應(yīng)用位點混合前體溶液進行自發(fā)性凝膠化,或在特定條件下引發(fā)刺激響應(yīng)性凝膠化。然而,以上策略仍難以克服口腔環(huán)境的挑戰(zhàn):1)機械強度不足的水凝膠前體可能在凝膠化完成前被動態(tài)環(huán)境沖散;2)自發(fā)性凝膠需進行嚴格的時間控制,而刺激響應(yīng)性凝膠需要特定的外加條件。這些缺點導(dǎo)致現(xiàn)有的水凝膠粘合劑難以應(yīng)用于根齲治療。


  盲鰻在面臨危險時會分泌流動的粘液充滿捕食者的鰓和口腔,這些粘液在與周圍海水接觸后會轉(zhuǎn)化為具有一定機械強度的凝膠,使捕食者窒息。受此粘液滲透-凝膠堵塞的“流-固”防御策略啟迪,本研究試圖優(yōu)化界面粘附和內(nèi)聚力,構(gòu)建多向抗齲的流體-水凝膠根面濕粘附平臺。研究利用尿素(U)破壞絲素蛋白-單寧酸(SF-TA)水凝膠網(wǎng)絡(luò)中的氫鍵以改善流動性,并引入黑磷烯(BP)以增強重組水凝膠的內(nèi)聚性、賦予體系光療抗菌和促進再礦化功效,開發(fā)了一種水響應(yīng)流體系統(tǒng)(ST-BP-U)ST-BP-U具有良好的流動性和鋪展性,可有效接觸不規(guī)則的病損并封堵暴露的牙本質(zhì)小管。當接觸唾液或齦溝液時,U擴散到周圍環(huán)境的水中,水凝膠網(wǎng)絡(luò)(ST-BP/U)重新形成,其模量和濕粘附性能增強,牢固粘附于牙本質(zhì);诖藵裾掣浇Y(jié)構(gòu),ST-BP/U在近紅外光下消除致齲微生物,并釋放磷酸根離子促進牙本質(zhì)再礦化,實現(xiàn)多向防齲。因此,以盲鰻的“流-固”防御策略為靈感開發(fā)的低-高機械性能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以在動態(tài)潮濕環(huán)境下穩(wěn)定粘附在不規(guī)則的牙根表面,有望滿足根齲治療的多方位需求,為根齲管理提供一種新的非手術(shù)治療策略。


Figure 1. 盲鰻防御策略啟迪的ST-BP-U體系的構(gòu)建及功效機制。


Figure 2. ST-BP-U體系的物化表征。


Figure3機械性能評估


Figure 4. ST-BP-U的體內(nèi)抗齲作用


  該工作以題為Hagfish-Inspired Hydrogel for Root Caries: A Multifunctional Approach Including Immediate Protection, Antimicrobial Phototherapy, and Remineralization發(fā)表于《Acta Biomaterialia》。文章第一作者為四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院2022級博士生朱杰鈺張敏講師,通訊作者為四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院的吳紅崑教授和楊佼佼副研究員。特別感謝四川大學(xué)分析測試中心陳瀚蛟和胡靜副研究員提供的實驗必需的設(shè)備和四川大學(xué)李建樹教授、李繼遙教授和羅珺副研究員的指導(dǎo)。本工作得到了國家自然科學(xué)基金、四川省科技廳項目、四川大學(xué)研究項目和華西口腔醫(yī)院項目的資金支持。


  全文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706124005300?dgcid=author

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