含有Bindarit的水凝胶缓释系统通过C基序趋化因子配体2（CCL2）介导的单核细胞趋化作用，缓解小鼠的牙周炎症状

《Journal of Controlled Release》：Bindarit-loaded hydrogel sustained-release system alleviates periodontitis in mice via C C motif chemokine ligand 2-dependent monocyte chemotaxis

本研究开发了一种基于壳聚糖/β-甘油磷酸/明胶/碳酸氢钠的温敏水凝胶递送系统，用于牙周炎的持续局部给药。该水凝胶在37℃快速凝胶化，具有优异的生物相容性，能显著抑制CCL2介导的单核细胞趋化，减少炎症因子和骨吸收，效果优于每日游离药物注射，且通过上调CCL2验证其机制依赖该通路。

　　这项研究聚焦于牙周炎这一慢性炎症性疾病，探索了一种新的免疫调节治疗策略。牙周炎是由宿主对细菌生物膜的异常免疫反应所驱动，导致牙龈、牙周韧带和牙槽骨等组织的破坏，并与多种系统性疾病如糖尿病、动脉粥样硬化性心血管疾病和阿尔茨海默病具有显著的共病性。当前治疗手段主要集中在清除病原菌生物膜，包括洁治、刮治、抗生素治疗和手术干预，然而这些方法往往难以有效控制持续存在的炎症，且存在高复发率的问题，需要长期维持治疗，部分患者对传统治疗仍表现出不佳的反应。

鉴于牙周炎中单核细胞和巨噬细胞在疾病进展中的核心作用，研究人员提出了一种以抑制CCL2介导的单核细胞募集为目标的治疗策略。CCL2（C-C型趋化因子配体2）是单核细胞招募的关键分子，其抑制被认为是一种有前景的治疗方式。Bindarit作为一种选择性抑制CCL2的药物，已被证实具有良好的抗炎效果，但其临床应用受到水溶性差和局部滞留时间短的限制。为了解决这一问题，研究团队开发了一种可注射的温敏型水凝胶，用于持续释放Bindarit。这种水凝胶具有快速凝胶化、良好的生物相容性和持久的药物释放特性，能够有效提高药物在局部病变区域的滞留时间，减少频繁给药的需求。

研究发现，Bindarit负载的水凝胶在体外实验中显著降低了脂多糖刺激的人牙周韧带细胞和RAW264.7细胞的炎症反应，并有效抑制了单核细胞的趋化作用。在动物实验中，该水凝胶能够减少CCL2的产生，降低炎症性单核细胞和巨噬细胞的浸润，减少促炎细胞因子的表达，从而减轻牙周炎和牙槽骨吸收。值得注意的是，该水凝胶的疗效与每日注射的Bindarit相当，且在相同给药频率下显著优于游离药物的给药方式。所有这些效果在CCL2过表达后被逆转，进一步验证了该治疗机制依赖于CCL2。

在合成和表征水凝胶的过程中，研究人员采用了一种优化的配方，包括壳聚糖（CS）、β-甘油磷酸（β-GP）、明胶（Gel）和碳酸氢钠（NaHCO?）。壳聚糖是一种天然多糖，具有抗菌、粘附和促进伤口愈合的特性，非常适合用于牙周炎治疗。当与β-GP结合时，壳聚糖能够形成一种温敏型系统，通过静电和疏水相互作用在生理温度（37°C）下迅速发生溶胶-凝胶相变。这种相变的速率与β-GP的浓度有关，增加β-GP含量可加快凝胶形成。然而，较高浓度的β-GP可能带来细胞毒性，影响其在生物医学中的应用。因此，研究人员将碳酸氢钠作为交联剂引入CS/β-GP体系，不仅提高了凝胶形成速率，还有效降低了β-GP的使用浓度，从而减轻其潜在的细胞毒性。此外，明胶的加入有助于增强材料的机械性能，使其在实际应用中更加稳定。

研究团队进一步优化了这一水凝胶平台，旨在开发一种靶向的免疫调节治疗方案。通过将Bindarit负载到该水凝胶中，实现持续的局部药物释放，从而靶向抑制CCL2介导的单核细胞募集，控制牙周炎的进展。为了验证这一假设，研究设计了一系列体外和体内实验，以评估水凝胶的性能及其在治疗中的效果。

此外，研究还强调了这种新型药物递送系统的应用潜力。与传统治疗方法相比，该系统能够提供更稳定的药物释放，减少药物剂量，同时提高治疗的持续性和有效性。这种结合了靶向免疫调节和先进材料平台的创新方法，不仅在牙周炎治疗中展现出良好的前景，也可能为其他炎症性疾病的治疗提供新的思路。通过这种策略，有望实现对炎症反应的精准控制，从而减少系统性并发症的风险，提高患者的生活质量。

研究的成果表明，水凝胶作为药物载体具有显著的优势，包括微创的给药方式、良好的生物相容性以及适应牙周袋不规则几何形状的能力。这使得水凝胶成为一种理想的局部给药系统，能够在不干扰周围组织的情况下，持续释放药物，从而维持治疗效果。同时，这种系统还具有良好的可调控性，可以根据不同的疾病需求调整药物释放速率和持续时间。

从药物开发的角度来看，Bindarit作为一种选择性抑制CCL2的药物，其临床应用的障碍主要在于水溶性差和局部滞留时间短。通过将Bindarit负载到水凝胶中，研究人员成功克服了这些障碍，实现了药物在局部病变区域的持续释放。这种递送系统不仅提高了药物的生物利用度，还减少了药物的系统暴露，降低了潜在的副作用。此外，水凝胶的使用还可以减少患者的依从性负担，使其更容易接受长期治疗。

在实验设计方面，研究团队采用了多种评估方法，包括体外细胞实验、动物模型实验以及生物相容性测试。这些实验不仅验证了水凝胶的性能，还评估了其在实际应用中的安全性。例如，体外实验中使用了脂多糖刺激的人牙周韧带细胞和RAW264.7细胞，以模拟牙周炎的炎症环境。实验结果显示，Bindarit负载的水凝胶能够有效降低炎症反应，抑制促炎细胞因子的表达，并减少单核细胞的趋化作用。

在动物实验中，研究人员采用小鼠模型，评估了该水凝胶在治疗牙周炎中的效果。实验结果显示，该水凝胶能够显著抑制CCL2的产生，减少炎症性单核细胞和巨噬细胞的浸润，降低牙槽骨吸收的程度，并有效控制牙周炎的进展。此外，水凝胶的疗效与每日注射的Bindarit相当，且在相同给药频率下显著优于游离药物的给药方式。这一结果表明，该水凝胶不仅能够提供稳定的药物释放，还能够提高治疗的效率，减少患者的治疗负担。

研究的创新点在于将免疫调节与先进材料相结合，为牙周炎治疗提供了一种全新的思路。这种结合不仅提高了治疗的精准性，还增强了药物在局部病变区域的滞留能力，减少了药物的系统暴露。同时，这种系统还具有良好的生物相容性，能够在体内安全使用，不会引起明显的毒副作用。这些特性使得该水凝胶成为一种具有广泛应用前景的药物递送系统。

从临床应用的角度来看，这种水凝胶的开发为牙周炎的治疗提供了新的可能性。传统治疗方法往往需要频繁的给药，且存在一定的副作用，而该水凝胶能够提供持续的局部药物释放，减少给药频率，提高患者的依从性。此外，该系统还能够减少药物的系统暴露，降低潜在的不良反应，提高治疗的安全性。这些优势使得该水凝胶在临床应用中具有较高的可行性。

在研究过程中，研究人员还探讨了水凝胶的材料特性，包括其凝胶化行为、机械性能和生物相容性。这些特性对于水凝胶在实际应用中的效果至关重要。例如，水凝胶的凝胶化行为决定了其在体内的释放速率，而机械性能则影响了其在牙周袋中的稳定性。此外，水凝胶的生物相容性决定了其在体内是否会引起免疫反应或组织损伤。通过优化这些特性，研究人员成功开发出一种具有优良性能的水凝胶，能够在实际应用中提供稳定的药物释放。

研究还强调了该水凝胶在治疗中的具体作用机制。通过抑制CCL2介导的单核细胞募集，该水凝胶能够有效减少炎症反应和牙槽骨吸收，从而控制牙周炎的进展。这种机制的验证不仅依赖于实验数据，还通过CCL2过表达后的效果逆转得到了进一步支持。这表明，该水凝胶的治疗效果确实依赖于CCL2的抑制作用，而不是其他因素。

此外，研究团队还对水凝胶的制备工艺进行了详细描述，以确保其在实际应用中的可重复性和稳定性。例如，壳聚糖粉末在紫外线下照射，以提高其活性；明胶溶液在50°C下制备，以确保其完全溶解；水凝胶的形成则通过控制壳聚糖和β-GP的浓度，以及加入碳酸氢钠作为交联剂，以优化其性能。这些步骤确保了水凝胶的质量和稳定性，使其能够安全有效地用于治疗。

在实际应用中，这种水凝胶可以作为一种微创的治疗方式，避免了传统手术或频繁给药的不便。此外，其良好的生物相容性使其能够与周围组织良好结合，减少排斥反应，提高治疗效果。这种材料平台的创新不仅为牙周炎治疗提供了新的解决方案，还可能为其他慢性炎症性疾病的治疗带来启示。

综上所述，这项研究通过开发一种可注射的温敏型水凝胶，成功实现了Bindarit的持续局部释放，为牙周炎的治疗提供了一种新的免疫调节策略。该水凝胶不仅具有良好的生物相容性和机械性能，还能够有效控制炎症反应和牙槽骨吸收，从而改善患者的预后。此外，该研究还强调了这种新型药物递送系统在临床应用中的潜力，为未来牙周炎治疗的发展提供了重要的参考。