摘要目的:<br> 龋病是一种典型的由菌斑生物膜引发的疾病,其临床表现为发生在牙齿硬组织的慢性进行性破坏,已对公众健康构成重大威胁。作为疾病的始动因子,龋病的防治应聚焦于生物膜。然而,生物膜基质能够为内部菌群提供保护,影响抗生素的渗透,过度地使用抗生素还易诱发细菌产生耐药性,当前临床治疗手段对于口腔生物膜的防治已凸显出诸多局限性。因此,针对口腔生物膜亟需发展有效而新颖的防治策略。<br> 近年来,纳米酶是生物材料领域中被广泛研究的热门抗菌策略。纳米酶利用自身的催化活性,通过产生活性氧发挥杀菌作用,具有不易引发细菌耐药的优点。理想条件下,纳米酶应在致龋生物膜微环境中,兼顾良好的生物相容性和高效的杀菌性能,达到出色的防龋效果。<br> 因此,为了更好地解决口腔临床预防龋齿的难题,本课题制备的多酚/铁纳米材料综合考虑了以上设计需求,通过酶催化活性联合过氧化氢溶液在体内外实现了良好的抗菌效果,为龋齿的预防乃至口腔生物膜的防治提供了新的思路。<br> 方法:<br> 1. 通过一锅法制备得到若干种多酚/铁纳米酶。初步筛选后,选择最具代表性的一类多酚/铁纳米酶,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱分析、傅立叶变换红外光谱仪、热重分析仪等,评估其理化性能。<br> 2. 使用3,3',5,5'- 四甲基联苯胺(3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine)检测材料的过氧化物酶模拟性能,使用对苯二甲酸(1,4-Dicarboxybenzene)作为探针验证其产生活性氧的功能。随后进一步评估温度、pH、储存时间等对酶活性的影响。<br> 3. 通过平板菌落计数法、扫描电子显微镜、激光扫描共聚焦显微镜观察,评估材料在体外对变异链球菌(Streptococcus mutans, S.mutans)的抗菌效果。运用β-半乳糖苷酶、碱性磷酸酶试剂盒初步探究材料的抗菌机制。通过平板菌落计数法、扫描电子显微镜,激光共聚焦扫描显微镜、结晶紫染色等方法,在体外培养皿和人牙切片上评估材料清除细菌生物膜的效果。<br> 4. 构建大鼠口腔内S.mutans生物膜感染模型,评估材料在生物体内的抗菌效果,并通过CCK-8、Hamp;E染色观察等评估材料的生物安全性。<br> 结果:<br> 筛选得到没食子酸/铁(Gallic acid/Fe,GA/Fe)纳米酶作为代表,其粒子形貌为直径约150-200 nm的球形,主要由碳、氧和铁元素组成,具有较高的孔隙率和良好的热稳定性,在磷酸盐缓冲液和人工唾液中均展现出良好的稳定性。GA/Fe纳米酶具有较高的过氧化物酶催化活性,同时具备一定的pH激活特性,在致龋生物膜的低pH条件下表现出更高的酶催化活性。体外抗菌实验显示,材料仅需联用浓度极低的H2O2(100μM)就能实现良好的S.mutans及其生物膜的清除效果。大鼠动物模型表明,GA/Fe纳米酶在体内具备良好的抗菌效果和生物安全性。<br> 结论:<br> GA/Fe纳米酶具有过氧化物酶催化活性,酶活性具备一定的pH激活特性。在保持良好生物安全性的条件下,在体外能够高效地清除S.mutans及其生物膜,同时在大鼠动物模型的应用中取得了明显的效果,这一策略为临床龋齿的预防乃至口腔生物膜的防治提供了新的思路。
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