综述:口腔健康用生物活性湿粘附材料:策略与应用
《Journal of Materials Chemistry B》:Bioactive wet adhesive materials for oral health: strategies and applications
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时间:2025年10月19日
来源:Journal of Materials Chemistry B 5.7
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本综述系统评述了针对口腔特殊湿润环境开发的生物活性湿粘附材料,重点阐释了其通过消除界面水、构建强韧界面与增强内聚等策略实现稳定粘附,并融合抗菌(antimicrobial)、抗炎(anti-inflammatory)及促成骨(osteogenic)等多重生物功能,为口腔疾病的局部精准防治提供了创新性材料解决方案。
口腔环境的独特挑战与材料需求
口腔是一个湿润、动态且复杂的解剖环境,承担着消化、呼吸和发声等多种生理功能,同时也是宿主与多种微生物群落相互作用的关键界面。常住微生物群、宿主免疫反应以及环境因素之间的动态平衡共同维持着口腔健康,然而这种平衡一旦被打破,就会导致微生物入侵和炎症性疾病的易感性增加。传统的口腔保健材料往往难以在局部提供持续的治疗效益,亟需开发新型功能化材料体系。
生物活性湿粘附材料的设计策略
为应对这一挑战,研究者将多种生物活性材料与旨在实现湿粘附的聚合物网络相结合,并依据口腔独特条件进行定制化设计。实现稳定湿粘附的关键策略主要包括三个方面:
第一,消除界面水。水分子是影响粘附界面形成的主要障碍,通过引入强吸水性基团或疏水成分排开界面水层,为材料与组织表面的紧密接触创造必要条件。
第二,建立牢固的界面联结。利用共价键(如与组织表面的氨基、巯基反应)、多种非共价相互作用(如氢键、疏水作用、离子相互作用)以及拓扑缠结等机制,实现材料在湿润组织表面的持久、高强粘附。
第三,增强材料内聚能。通过构建高交联度的网络结构或引入能量耗散机制(如双网络、动态键),提升材料本身的机械强度和韧性,防止其在受力时发生内聚破坏,从而保证整体粘接结构的可靠性。
生物活性功能的整合与协同
在实现稳固湿粘附的基础上,材料被进一步赋予多种生物活性功能,以主动促进口腔健康并治疗相关疾病,主要策略涵盖以下三类:
抗菌活性(Antimicrobial Activity)
通过在材料中负载或原位生成抗菌剂(如抗菌肽、金属离子、抗生素、活性氧等),有效抑制致龋菌(如Streptococcus mutans)和牙周致病菌(如Porphyromonas gingivalis)的生长,破坏生物膜结构,从而防治龋病和牙周炎。
抗炎活性(Anti-Inflammatory Activity)
通过递送抗炎药物(如糖皮质激素、非甾体抗炎药)或免疫调节分子,调控口腔局部过度的免疫反应,减轻牙龈炎、牙周炎等疾病中的组织炎症和破坏,创造有利于组织修复的微环境。
促成骨活性(Osteogenic Activity)
对于涉及骨组织缺损的疾病(如牙周炎导致的牙槽骨吸收),材料可负载促成骨分化因子(如骨形态发生蛋白BMPs、地磷蛋白等)或无机离子(如锶、硅、钙磷盐),刺激成骨细胞活性,促进牙槽骨再生与修复。
这些生物活性功能与湿粘附性能并非简单叠加,而是呈现出显著的协同效应。稳固的粘附确保了生物活性成分在病灶部位的局部滞留和持续释放,提高了利用效率并减少了全身副作用;与此同时,抗菌、抗炎等活性的发挥也有助于维持粘附界面周围组织的健康状态,减少疾病对粘附结构的破坏,从而间接延长了材料的服役寿命。
应用前景与挑战
生物活性湿粘附材料在口腔健康领域展现出广阔的应用前景,其可作为功能性涂层、粘接剂、密封剂、填充材料或药物递送系统,应用于龋病预防、牙周治疗、口腔黏膜病管理、种植体周围炎防治以及术后护理等多种场景。然而,该领域仍面临诸多挑战,包括复杂口腔环境下粘附稳定性的长期维持、多种生物活性时空可控释放的精准实现、材料良好的生物安全性以及最终向临床转化的可行性等。未来的研究需致力于开发更智能、多功能协同的材料系统,并通过深入的体内外评价加速其临床转化进程,最终为提升口腔健康水平提供创新性的解决方案。
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