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華科大趙彥兵教授、武大張玉峰教授團隊 AHM: 仿貽貝殼聚糖水凝膠用于牙周塞治劑的合成和應用

2023-12-08 來源：高分子科技

口腔牙周組織受損后的修復包括止血、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境中，且口腔內含有多種細菌，影響牙周組織的愈合。牙周塞制劑可以覆蓋和保護傷口，減少出血和促進傷口愈合。

理想的牙周塞制劑應該具有良好的生物安全性，粘接、機械、抗菌和止血性能，以提供良好的術后傷口愈合環境。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。然而，其機械性能較差，濕粘接能力較低，在口腔內應用中需要進行改性。

近期，華中科技大學趙彥兵教授及武漢大學張玉峰教授團隊合成了一種殼聚糖-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后的治療（圖1）。受到海洋生物貽貝在水環境粘附性能強的啟發，研究人員發現貽貝分泌粘性液體里具有鄰苯二酚結構的多巴使其具有強粘附性。因此，利用具有鄰苯二酚結構的沒食子酸對殼聚糖水凝膠進行改性，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領域提供理論基礎和實踐依據。

圖1 CS-GA的制備及應用示意圖

利用EDC/NHS化學偶聯法，研究團隊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絡結構，其具有較高的溶脹率，可調節的降解性，良好的自愈合能力，較高的力學強度和良好的韌性（圖2）。CS-GA可以與多種物質如塑料、玻璃、豬皮及骨頭粘接，其粘接強度較高（圖3）。CS-GA具有較好的抗氧化性能，其對·OH、O^2-、¹O₂清除能力較強（圖4）。此外，CS-GA對多種常見致病菌具有良好的抑菌能力，可能通過膜損傷機制抑制細菌的生長（圖5）。CS-GA具有優異的止血性能，其效果優于商用的明膠海綿，機制可能是吸附大量紅細胞，激活生理性凝血級聯反應，促進血凝塊形成（圖6）。作者構建大鼠上顎損傷模型，結果發現CS-GA傷口愈合能力強，其可促進再上皮化及膠原沉積，減少炎癥因子的表達，加快創面的愈合（圖7）。

圖2 CS-GA的基礎理化性能

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境下的粘附性差和術后傷口感染的局限性，為開發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的抑菌及止血機理，廣泛探索了CS-GA的抗氧化活性，為多糖-多酚材料在創傷修復領域提供了更多理論基礎和實踐依據。該工作以“Characterization of chitosan-gallic acid graft copolymer for periodontal dressing hydrogel application”為題發表在《Adv. Healthc. Mater.》上。該研究得到國家自然科學基金委和湖北省自然科學基金委的支持。

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

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（責任編輯：xu）

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