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慢性口腔炎症疾病治疗困难,SeNPs 稳定性差限制应用。研究人员制备 CS/SS31-SeNPs 纳米复合材料,其稳定性佳,在体内外清除 ROS 效率高,抗菌活性强,为治疗口腔颅面炎性和感染性疾病提供新策略。
在人体的口腔世界里,一场无声的 “战争” 时常上演。慢性炎症疾病,像颌骨骨髓炎、牙周炎和种植体周围炎等,在这复杂的口腔微环境中频繁出现。当病原体入侵时,人体免疫系统会奋起反抗,免疫细胞释放出活性氧(ROS)来杀灭病原体。可这过程就像一把双刃剑,炎症和氧化应激相互协同,大量 ROS 不断积累,打破了体内氧化和抗氧化的平衡,使得受损组织难以愈合。
硒,作为人体必需的营养元素,本有着高效的催化性能、出色的模拟酶能力、强大的免疫调节功能以及良好的生物相容性,在改善感染微环境方面潜力巨大。尤其是硒纳米颗粒(SeNPs),毒性低且生物活性高,能抑制肿瘤对骨组织的侵袭、缓解骨质疏松,还能改善慢性炎症微环境中的组织损伤。但 SeNPs 有个致命弱点 —— 稳定性差,容易聚集并转化为无活性形式,这极大地限制了它在医疗领域,特别是口腔感染损伤治疗中的应用。
为了解决这一难题,来自国内的研究人员开展了一项重要研究。他们精心设计并制备了一种由壳聚糖和线粒体靶向肽 SS31 共同稳定的硒纳米复合材料(CS/SS31-SeNPs)。该研究成果发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》上,为口腔颅面炎性和感染性疾病的治疗带来了新希望。
研究人员在开展这项研究时,运用了多种关键技术方法。通过简单的氧化还原系统,利用亚硒酸钠和抗坏血酸合成 SeNPs,再以壳聚糖和 SS31 作为稳定剂制备 CS/SS31-SeNPs。借助动态光散射、透射电子显微镜(TEM)、能量色散 X 射线光谱(EDX)、X 射线光电子能谱(XPS)和热重分析(TGA)等手段对纳米颗粒进行表征。同时,建立硫酸铜诱导的斑马鱼炎症模型评估其体内抗炎性能,通过体外实验研究其抗氧化和抗菌活性,并利用分子对接探究抗菌机制。
下面来看看具体的研究结果:
- 纳米颗粒的制备与表征:研究人员成功制备出 CS/SS31-SeNPs。动态光散射、TEM 等分析显示,优化后的 CS/SS31-SeNPs 呈均匀球形结构,直径为 82nm,ζ 电位达 + 48mV ,且稳定性极佳,90 天内都不会发生聚集。这表明该纳米复合材料在结构和稳定性上有很大优势。
- 体内外抗氧化性能:在体外实验中,CS/SS31-SeNPs 展现出增强的 ROS 清除效率。在体内实验中,以硫酸铜诱导的斑马鱼炎症模型为研究对象,CS/SS31-SeNPs 预处理后,斑马鱼体内中性粒细胞和巨噬细胞的募集分别减少了 38.07% 和 43.56%,效果明显优于单纯的 SeNPs,充分证明了其在体内外都具有高效的抗氧化能力。
- 抗菌性能与机制:CS/SS31-SeNPs 对金黄色葡萄球菌表现出卓越的抗菌活性,在浓度为 64μM 时几乎能完全抑制其生长。机制研究发现,其抗菌作用源于靶向肽聚糖合成中保守的 MraY 酶。分子对接显示,CS/SS31-SeNPs 能与 MraY 的尿嘧啶口袋及相邻位点稳定结合,结合能为 - 15.6 kcal/mol,这种抗菌机制与传统抗生素不同,暗示其可能具有广谱抗菌潜力。
综合研究结果,CS/SS31-SeNPs 在解决 SeNPs 稳定性问题的同时,显著提升了其治疗效果。它在多种环境变化下都能保持稳定和高生物活性,可有效应对氧化应激环境中的炎症损伤。而且,其出色的广谱抗菌潜力,为治疗口腔颅面炎性和感染性疾病提供了全新的策略,有望缓解抗生素耐药问题。这项研究成果不仅为相关疾病的治疗开辟了新方向,也为纳米材料在生命科学和健康医学领域的应用提供了重要参考,推动了该领域的进一步发展。