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目的:
慢性牙周炎是口腔最常见的慢性感染性疾病之一,由定植于龈下的牙周致病菌感染所引起。目前临床治疗主要采用治疗器械清除牙周局部致病菌达到控制炎症的目的。然而牙周局部存在某些器械无法到达的区域,还需辅以局部抗菌药物以清除这些部位的牙周致病菌。现有的局部抗菌药物,如米诺环素软膏等,无法实现药物的控释,且存在药物释放时间短、给药次数多等缺点。因此,构建长效牙周局部药物缓控释系统有望克服以上不足。
目前实现药物控释是延长药物释放时间和减少给药次数的重要手段。介孔二氧化硅纳米颗粒(Mesoporoussilicananoparticles,MSNs)具有生物相容性良好、比孔容大、形貌可调等优点,是较为理想的药物载体之一。金纳米双锥(Aunanobipyramids,AuNBPs)具有极好的光热性能,可实现以近红外光响应的靶向精确“阀门”,控制药物释放。近红外光具有组织穿透性优异、组织损伤较小等优点,是药物控释光源的理想选择。将具有优良性能的纳米药物载体介孔二氧化硅与拥有独特光热性质的金纳米双锥结合,构筑两种纳米粒子杂化的智能载药体系,实现近红外光照射控制药物释放,并利用AuNBPs吸收近红外光后产生的热效应,达到药物控释-光热协同抗菌的效果。同时结合具有良好生物相容性的甲基丙烯酰化明胶(Gelatinmethacryloyl,GelMA),使智能载药载体适用于复杂的牙周微环境,从而构建长效牙周局部药物缓控释系统,实现牙周抗菌药物缓控释。
本实验在AuNBPs表面包覆介孔二氧化硅后装载抗菌药物,构筑两种纳米颗粒杂化的智能载药系统,实现近红外光照射下抗菌药物能定时、定位、定量的释放,兼具AuNBPs光热效应,实现两者协同抗菌的目的。进一步包裹在具有良好生物相容性的GelMA水凝胶,对于开拓牙周炎局部抗菌治疗的新思路和新方法,提升牙周治疗效果具有重要临床意义。
方法:
通过晶种介导法制备AuNBPs;以CTAB作为模板,在AuNBPs表面包覆二氧化硅制备AuNBPs@SiO2,扫描电镜和透射电镜检测样品形貌,观察介孔二氧化硅包覆金纳米双锥表面的情况。同时利用紫外吸收光谱考察介孔二氧化硅包覆对金纳米双锥局域等离子共振吸收峰的影响,以及利用傅里叶红外检测AuNBPs@SiO2中CTAB模板的余留情况;制备GelMA-AuNBPs@SiO2,采用扫描电镜观察水凝胶表面形貌及孔径;流变仪检测水凝胶机械性能;细胞活死染色和MTT实验评价GelMA-AuNBPs@SiO2的生物相容性;进一步明确GelMA-AuNBPs@SiO2在不同功率近红外光照射下药物释放速率;体外抗菌实验分别检测GelMA-AuNBPs@SiO2的药物抗菌和光热抗菌能力。
结果:
1.扫描电镜和透射电镜显示AuNBPs@SiO2为典型的由AuNBPs内核和均匀包覆在其表面的二氧化硅壳组成的核-壳结构,二氧化硅内存在无序的孔隙结构。AuNBPs@SiO2的等离子共振吸收峰发生一定的红移。
2.较于GelMA组,GelMA-AuNBPs@SiO2的储存模量下降,弹性模量上升。扫描电镜表明其具有多孔结构;MTT证实不同浓度AuNBPs@SiO2水凝胶对细胞增殖无明显影响,活死细胞染色也显示水凝胶具有良好的细胞活性。
3.随着照射的近红外光功率的增加,GelMA-AuNBPs@SiO2的药物释放加快,在无近红外光照射下可持续释放5天以上。
4.体外抗菌实验显示装载有米诺环素的GelMA-AuNBPs@SiO2的抗菌效果达90%,持续5天。经1.2W的近红外光照射GelMA-AuNBPs@SiO25分钟后,其抗菌效果达到71.3%。以相同功率的近红外光照射L929细胞相同时间,细胞活性能保持在80%以上,无明显的光毒性。
结论:
GelMA-AuNBPs@SiO2水凝胶具有良好的生物相容性和载药性能,并可通过近红外光照射来调控药物的释放速率,同时具有光热物理抗菌的性能,是集抗菌药物缓释-光热协同抗菌的水凝胶。
慢性牙周炎是口腔最常见的慢性感染性疾病之一,由定植于龈下的牙周致病菌感染所引起。目前临床治疗主要采用治疗器械清除牙周局部致病菌达到控制炎症的目的。然而牙周局部存在某些器械无法到达的区域,还需辅以局部抗菌药物以清除这些部位的牙周致病菌。现有的局部抗菌药物,如米诺环素软膏等,无法实现药物的控释,且存在药物释放时间短、给药次数多等缺点。因此,构建长效牙周局部药物缓控释系统有望克服以上不足。
目前实现药物控释是延长药物释放时间和减少给药次数的重要手段。介孔二氧化硅纳米颗粒(Mesoporoussilicananoparticles,MSNs)具有生物相容性良好、比孔容大、形貌可调等优点,是较为理想的药物载体之一。金纳米双锥(Aunanobipyramids,AuNBPs)具有极好的光热性能,可实现以近红外光响应的靶向精确“阀门”,控制药物释放。近红外光具有组织穿透性优异、组织损伤较小等优点,是药物控释光源的理想选择。将具有优良性能的纳米药物载体介孔二氧化硅与拥有独特光热性质的金纳米双锥结合,构筑两种纳米粒子杂化的智能载药体系,实现近红外光照射控制药物释放,并利用AuNBPs吸收近红外光后产生的热效应,达到药物控释-光热协同抗菌的效果。同时结合具有良好生物相容性的甲基丙烯酰化明胶(Gelatinmethacryloyl,GelMA),使智能载药载体适用于复杂的牙周微环境,从而构建长效牙周局部药物缓控释系统,实现牙周抗菌药物缓控释。
本实验在AuNBPs表面包覆介孔二氧化硅后装载抗菌药物,构筑两种纳米颗粒杂化的智能载药系统,实现近红外光照射下抗菌药物能定时、定位、定量的释放,兼具AuNBPs光热效应,实现两者协同抗菌的目的。进一步包裹在具有良好生物相容性的GelMA水凝胶,对于开拓牙周炎局部抗菌治疗的新思路和新方法,提升牙周治疗效果具有重要临床意义。
方法:
通过晶种介导法制备AuNBPs;以CTAB作为模板,在AuNBPs表面包覆二氧化硅制备AuNBPs@SiO2,扫描电镜和透射电镜检测样品形貌,观察介孔二氧化硅包覆金纳米双锥表面的情况。同时利用紫外吸收光谱考察介孔二氧化硅包覆对金纳米双锥局域等离子共振吸收峰的影响,以及利用傅里叶红外检测AuNBPs@SiO2中CTAB模板的余留情况;制备GelMA-AuNBPs@SiO2,采用扫描电镜观察水凝胶表面形貌及孔径;流变仪检测水凝胶机械性能;细胞活死染色和MTT实验评价GelMA-AuNBPs@SiO2的生物相容性;进一步明确GelMA-AuNBPs@SiO2在不同功率近红外光照射下药物释放速率;体外抗菌实验分别检测GelMA-AuNBPs@SiO2的药物抗菌和光热抗菌能力。
结果:
1.扫描电镜和透射电镜显示AuNBPs@SiO2为典型的由AuNBPs内核和均匀包覆在其表面的二氧化硅壳组成的核-壳结构,二氧化硅内存在无序的孔隙结构。AuNBPs@SiO2的等离子共振吸收峰发生一定的红移。
2.较于GelMA组,GelMA-AuNBPs@SiO2的储存模量下降,弹性模量上升。扫描电镜表明其具有多孔结构;MTT证实不同浓度AuNBPs@SiO2水凝胶对细胞增殖无明显影响,活死细胞染色也显示水凝胶具有良好的细胞活性。
3.随着照射的近红外光功率的增加,GelMA-AuNBPs@SiO2的药物释放加快,在无近红外光照射下可持续释放5天以上。
4.体外抗菌实验显示装载有米诺环素的GelMA-AuNBPs@SiO2的抗菌效果达90%,持续5天。经1.2W的近红外光照射GelMA-AuNBPs@SiO25分钟后,其抗菌效果达到71.3%。以相同功率的近红外光照射L929细胞相同时间,细胞活性能保持在80%以上,无明显的光毒性。
结论:
GelMA-AuNBPs@SiO2水凝胶具有良好的生物相容性和载药性能,并可通过近红外光照射来调控药物的释放速率,同时具有光热物理抗菌的性能,是集抗菌药物缓释-光热协同抗菌的水凝胶。