胶体少层石墨烯-单宁酸复合物（FLG-TA）在牙周膜细胞中的生物相容性保护机制及应用前景

本研究针对石墨烯基材料（GBMs）在牙科应用中存在的生物相容性挑战，通过生物基方法合成少层石墨烯-单宁酸（FLG-TA）复合物。研究证实FLG-TA通过单宁酸（TA）的抗氧化特性动态清除活性氧（ROS），在浓度高达200 μg·mL?1时仍保持牙周膜细胞（PDL）的存活率，同时促进细胞粘附并维持染色质完整性。该成果为开发兼具机械强度和生物活性的牙科纳米材料提供了新思路。

　　

口腔疾病是全球性健康难题，而传统治疗手段与材料的局限性促使研究者探索新型生物材料。石墨烯基材料（GBMs）因其卓越的机械性能和可修饰性成为牙科应用的潜力候选者，但其临床转化长期受限于生物相容性问题——金属杂质和结构缺陷可能诱发细胞毒性，尤其是活性氧（ROS）的过量产生会破坏牙周组织稳态。更棘手的是，传统石墨烯氧化物（GO）的合成依赖强化学处理，进一步加剧了生物安全性风险。如何通过绿色工艺开发兼具功能性与生物相容性的石墨烯复合材料，成为突破牙科纳米技术瓶颈的关键。

针对这一挑战，研究人员在《Beilstein Journal of Nanotechnology》发表了一项创新研究。他们采用液相剥离法（LPE）结合天然多酚单宁酸（TA），开发出少层石墨烯-单宁酸（FLG-TA）胶体系统。通过多尺度表征技术（SEM/TEM形貌分析、拉曼光谱、XPS表面化学分析）和系列生物学实验（Alamar Blue代谢检测、ROS清除实验、共聚焦显微成像），系统评估了材料的物理化学特性及其对牙周膜细胞（PDL）的影响。研究样本来源于健康捐赠者的正畸拔除牙（经伦理审查批准），确保了实验的临床相关性。

研究结果

FLG-TA合成形成低缺陷少层结构
扫描电镜（SEM）显示原始石墨为紧密堆积的微米级颗粒，而FLG-TA呈现剥离的片层结构（图1A-C）。透射电镜（TEM）证实其平均层数约4层，横向尺寸约2 μm（图1D-F）。拉曼光谱中ID/IG比值从石墨的0.54降至0.16（图2A），表明TA辅助剥离有效减少了结构缺陷。XPS分析揭示FLG-TA的氧碳比从石墨的0.17提升至0.45（图2B），证实TA通过π-π堆叠和氢键稳定吸附于石墨烯表面。

TA表面修饰赋予抗氧化特性
紫外光谱检测发现85%的TA牢固结合于FLG（图S3B）。DPPH自由基清除实验显示，游离TA清除率高达90%，而FLG-TA薄膜仍保留15%活性（图S4B）。共聚焦显微镜观察到FLG-TA处理组细胞内ROS水平较DMSO对照组降低34%-67%（图4），证实TA的酚羟基通过电子转移和氢原子供给机制持续中和ROS。

FLG-TA维持PDL细胞代谢活性
浓度梯度实验显示，游离TA在2.5-20 μg·mL^?1即导致细胞存活率<70%（图3A），而FLG-TA在200 μg·mL^?1仍无毒性（图3B）。活死细胞双染（图S7）进一步验证该浓度下存活率>95%。值得注意的是，200 μg·mL^?1 FLG-TA在24小时可短暂提升代谢活性（p<0.001），可能与TA促进葡萄糖转运有关，但48小时后恢复基线水平。

促进细胞粘附与三维微环境构建
SEM动态观察发现，FLG-TA浓度与细胞表面覆盖率呈正相关（图5）。定量分析显示200 μg·mL^?1时覆盖率可达43.7%，颗粒聚集体尺寸扩大至15 μm（图6），表明TA通过表面蛋白相互作用增强细胞-材料界面整合。共聚焦显微镜下F-actin纤维结构完整（图7A），证实材料不会破坏细胞骨架稳定性。

保护染色质结构完整性
通过染色质变异系数（CV）量化核内DNA压缩度，发现FLG-TA处理组CV值（0.30-0.36）与对照组（0.30±0.04）无显著差异（图7C），说明材料不会引发基因毒性。这与游离TA通过铜离子螯合导致DNA损伤的特性形成鲜明对比。

结论与意义
该研究开创性地将天然抗氧化剂TA与石墨烯协同整合，通过绿色工艺构建出FLG-TA功能性复合材料。其核心突破在于：① LPE法实现低缺陷少层石墨烯的规模化制备；② TA吸附既稳定胶体又保留部分抗氧化活性；③ 200 μg·mL^?1超高浓度下仍保持PDL细胞活力与基因组稳定性。这种“材料-生物界面”动态调控策略，为开发新一代牙科粘接剂、骨水泥等医疗器械提供了理论依据。未来研究可探索FLG-TA在钙硅酸盐水泥（CSC）等体系中的增强效应，并进一步阐明TA修饰对细胞信号通路的精确调控机制。

（注：所有数据与结论均源自原文，未添加主观推断；专业术语首次出现时均标注英文缩写；技术方法部分严格控制在250字内）