【摘 要】
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研究背景:牙槽骨进行性吸收是牙周炎的主要表现之一,最终导致牙齿松动脱落。牙周袋内致病菌会直接或间接地引起牙槽骨吸收。现如今,牙周炎治疗的目标是去除致病因素和修复缺损的牙槽骨。然而,龈上洁治、龈下刮治、根面平整和引导组织再生术（Guided tissue regeneration,GTR）等传统的牙周炎治疗方法难以有效地修复缺损牙槽骨。因此促进牙槽骨再生是目前牙周炎治疗领域的研究热点。近年来研究发现
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研究背景:牙槽骨进行性吸收是牙周炎的主要表现之一,最终导致牙齿松动脱落。牙周袋内致病菌会直接或间接地引起牙槽骨吸收。现如今,牙周炎治疗的目标是去除致病因素和修复缺损的牙槽骨。然而,龈上洁治、龈下刮治、根面平整和引导组织再生术（Guided tissue regeneration,GTR）等传统的牙周炎治疗方法难以有效地修复缺损牙槽骨。因此促进牙槽骨再生是目前牙周炎治疗领域的研究热点。近年来研究发现,ZIF-8作为一种Zn2+的载体具有抗菌和促进骨再生能力。甲基丙烯酸酐化明胶（Gelatin methacryloyl,GelMA）具有可注射性和光交联性,能够填充于不规则牙周袋中并原位交联。本研究利用GelMA作为局部药物载体负载ZIF-8制备多功能复合水凝胶（GelMA-Z）,有望促进牙槽骨再生。研究目的1.水热法合成ZIF-8,同时制备负载ZIF-8的GelMA-Z。2.在体外实验中,评估GelMA-Z的生物相容性、促成骨分化能力和抗菌活性。3.在动物实验中,进一步研究GelMA-Z对大鼠牙槽骨再生的影响。研究方法;1.ZIF-8和GelMA-Z的制备与表征:利用水热法制备ZIF-8。将ZIF-8加入到GelMA溶液中充分混匀制得GelMA-Z。使用SEM、XRD、FTIR对ZIF-8和GelMA-Z进行理化性质表征。使用旋转流变仪和AAS对GelMA-Z进行流变学与Zn2+释放性能检测。2.生物相容性的检测:通过溶血实验评估GelMA-Z的溶血率。此外,将大鼠骨髓间充质干细胞（Rat bone marrow mesenchymal stem cells,rBMSCs）与GelMA-Z共培养,使用CCK-8试剂盒、细胞活/死染色试剂盒和TRITC-Phalloidin/DAPI染色评估其生物相容性。3.体外成骨能力的检测:将rBMSCs与GelMA-Z共培养,通过ALP活性检测、茜素红染色、Real-time PCR检测成骨相关基因（Alp、Runx2、Col1和Ocn）表达和Western blot检测成骨相关蛋白（RUNX2和OCN）表达评估其体外成骨能力。4.体外抗菌能力的检测:将牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis,P.gingivalis）与GelMA-Z共培养,通过平板抑菌实验和细菌活/死染色检测GelMA-Z的抗菌活性。5.动物实验:构建大鼠牙周炎模型,通过Micro-CT和组织学染色检测GelMA-Z促进大鼠牙槽骨再生的能力。研究结果:1.成功合成了ZIF-8,并且将ZIF-8负载到GelMA中。GelMA-Z具有可注射性和光交联性。在14天内,GelMA-Z能够稳定的释放Zn2+。2.溶血实验结果显示,GelMA-Z的溶血率均小于5%。CCK-8和细胞活死染色结果显示,在GelMA-Z中细胞活力均大于80%,且各组中几乎没有死细胞。TRITC-Phalloidin/DAPI染色结果显示,rBMSCs在GelMA-Z上具有正常细胞形态。以上结果证实,GelMA-Z具有良好的生物相容性。3.rBMSCs与GelMA-Z共培养一段时间后,与GelMA相比,GelMA-Z中rBMSCs的ALP活性、钙结节数量、成骨相关基因（Alp、Runx2、Col1和Ocn）和蛋白（RUNX2和OCN）表达水平随着ZIF-8含量的增加而提高。以上结果证实,GelMA-Z能够促进rBMSCs体外成骨分化。4.细菌生长曲线和平板抑菌实验表明GelMA-ZH具有显著的抑菌能力。同时,细菌活/死染色证明GelMA-ZH能够有效的杀灭细菌。以上结果证实,GelMA-Z对P.gingivalis具有抗菌作用。5.动物体内实验证明,在大鼠牙周炎模型中,GelMA-ZH能够显著促进大鼠牙槽骨再生。研究结论:本研究制备了一种可注射光交联复合水凝胶。在UV光照射下,GelMA-Z溶液迅速交联成凝胶。GelMA-Z能够稳定地释放Zn2+,并且具有良好的生物相容性。在体外试验中,GelMA-Z能够促进rBMSCs成骨分化,同时对P.gingivalis也具有显著的抗菌能力。在大鼠牙周炎动物模型中,GelMA-Z能够促进缺损的牙槽骨再生。GelMA-Z在牙周炎治疗中具有良好的应用前景。
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