四川大学王剑/陈俊宇课题组《ACS AMI》：具有快速止血和强效抗炎能力的低溶胀粘性水凝胶用于全层口腔黏膜缺损修复

点击蓝字关注我们

全层口腔粘膜缺损伴随大量失血和频繁感染，而传统疗法由于需要额外的止血和抗炎措施而难以快速有效地治疗黏膜缺损及其伴随的问题。粘性水凝胶作为一种很有前景的候选者，在潮湿及多运动的口腔环境中实现长久黏附、闭合伤口仍是一个巨大的挑战。

近期，四川大学华西口腔医（学）院、口腔疾病研究国家重点实验室的王剑教授、陈俊宇副教授团队在ACS Applied Materials& Interfaces杂志上发表了题为“Low-Swelling Adhesive Hydrogel with Rapid Hemostasis and Potent Anti-Inflammatory Capability for Full-Thickness Oral Mucosal Defect Repair”的研究论文。

该研究采用双交联策略和安全便捷的制作方法，基于甲基丙烯酰化明胶（GelMA）、单宁酸（tannic acid）、纳米黏土（nanoclay），开发了一种具有快速止血和强效抗炎能力的低溶胀粘性水凝胶（GNT）。GNT在体内外展现出良好的自愈性、出色的伸展性和粘接性，在颊黏膜和舌黏膜上耐受外部拉力而不脱落，黏附时长可超过10小时。同时，体内外实验证明其出色的止血和抗菌抗炎能力，在动物口腔黏膜缺损模型中加速了缺损部位的黏膜愈合。更重要的是，当应用于兔口腔黏膜缺损模型中，GNT的治疗效果优于商用口腔组织修复膜。该研究为口腔粘膜缺损治疗提供了很有前景的治疗策略。

示意图（a）GNT水凝胶的制备流程；（b）GNT水凝胶具有协同止血、抗菌和抗炎的特性，加速了口腔全层粘膜的缺损愈合。

图1.GNT水凝胶的制备和表征。（a）GNT水凝胶的制备流程；（b）水凝胶样品宏观照片及SEM图像；（c）GN和GNT的元素分布图；（d）XRD；（e）FTIR；（f）溶胀性测试；（g）降解性测试；（h-l）GelMA-TA的分子动力学相关结果。

图2.水凝胶性质的表征。（a）拉伸试验图，代表性的拉伸应力-应变曲线，以及水凝胶的拉伸应变值；（b）搭接剪切试验示意图及各组水凝胶的粘接强度；（c）自愈性能测试表明重新对接的GNT水凝胶可以承受一定的弯曲和拉伸；（d）口内环境中GelMA发生变形和降解，而GNT-M耐受拉伸，保持稳定外观，并黏附在黏膜上可超过10h。

图3.水凝胶的体外生物相容性评价。（a）HOK细胞在水凝胶提取物中培养1、2、3天后的细胞活力;（b）HOK细胞培养24h后的代表性荧光图像；（c）HOK细胞的活/死染色图像；（d）24h划痕闭合面积定量及（e）代表性图片。

图4.水凝胶的抗菌性能检测。（a）金黄色葡萄球菌和（b）大肠杆菌在LB琼脂平板上生长情况照片和存活百分比；（c）金黄色葡萄球菌和（d）大肠杆菌的活/死染色的共聚焦图像；（e）各组细菌处理2h后的SEM图像。

图5.水凝胶的止血性能检测。（a）溶血率；（b）凝血指数；（c）各组样品上粘附的RBCs的百分比；（d）大鼠肝出血模型及止血过程示意图。在肝出血大鼠模型中（e）总失血量和（f）止血时间的统计分析；（g）各组代表性的止血效果照片。

图6.GNT水凝胶对大鼠全层硬腭粘膜缺损的治疗作用。（a）各组水凝胶性能比较显示，GNT-M水凝胶具有最佳综合性能；（b）大鼠全层硬腭粘膜双侧缺损示意图，缺损直径为2mm；（c）各时间点硬腭粘膜伤口的宏观视图：左伤口设为对照组，右伤口设为GNT-M组；（d）伤口闭合的定量分析；（e）第1、3、5天的伤口愈合痕迹；（f）伤口的H&E染色：黑色虚线表示缺损部位尚未愈合，红色虚线框显示GNT-M组的硬腭粘膜愈合；（g）第1天巨噬细胞（CD68，红色）和细胞核（DAPI，蓝色）的共聚焦图像；（h）第5天α-SMA（红色），laminin（绿色）和细胞核（DAPI，蓝色）的共聚焦图像；（i）CD68（+）相对体积和α-SMA（+）相对密度的定量统计。

图7.GNT水凝胶促进粘膜愈合的机制探究。（a）GO分析；（b）KEGG分析；（c）GNT-M组在TNF和IL-17通道中下调的代表性基因；（d）RT-qPCR验证；（e，f）GSEA表明GNT-M中下调的基因集与细菌和炎症有关。（g）GSEA显示GNT-M中上调的基因集与角质化、发育诱导、中胚层细胞命运相关。

图8.兔硬腭全层黏膜缺损模型中，GNT的治疗效果优于商业口腔组织修复膜。（a）在兔硬腭中创建边长为5mm的粘膜缺损；（b）黏膜缺损处分别用缝线缝合、商用口腔组织修复膜缝合、GNT-M水凝胶膜粘接处理；（c）在第1、4、7天，使用边长为5mm的模具评估硬腭粘膜缺损面积；（d）黏膜伤口闭合率；（e）各组手术部位口腔粘膜的H&E染色。

作者简介

向上滑动阅览

王剑教授，博士研究生导师，中华口腔医学会口腔修复专业委员会常委，四川省口腔医学会口腔修复专业委员会常委，四川省口腔医学会理事，国际牙医师学院院士，四川省卫生健康委学术带头人，曾于美国哈佛大学牙学院及华盛顿大学牙学院公派博士后研究。研究方向为生物材料及组织工程，主持多项国家级及省部级科研项目，参编多部教材和著作，在Nature communications、Small、Advanced Healthcare Materials、ACS Applied Materials and Interfaces、Chemical Engineering Journal等国内外杂志发表学术论文100余篇。

陈俊宇，副教授/副主任医师，硕士研究生导师，口腔医学博士，英国牛津大学博士后。主要研究方向为骨骼血管生物学。主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、四川省科技创新人才项目等国家及省部级课题6项，发表专业学术论文50余篇，其中以第一/通讯作者（含共同）于Cell、EMBO Journal、Science Advances、JBMR等国际高水平期刊发表论文27篇，获中国发明专利10项。Frontiers in Chemistry、《口腔医学》等杂志编委，参编《全瓷修复技术》等书籍。

原文链接

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c18664

相关进展

化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

扫二维码｜关注我们

微信号 : Chem-MSE

诚邀投稿

欢迎专家学者提供化学化工、材料科学与工程产学研方面的稿件至[e-mail]，并请注明详细联系信息。化学与材料科学®会及时选用推送。