褐藻多糖银纳米颗粒复合透明质酸水凝胶的计算机模拟、体外及体内抗牙周病原体研究

针对牙周炎(PDs)病原体日益严重的抗生素耐药性问题，研究人员创新性地采用褐藻多糖(FN)包覆银纳米颗粒(AgNPs)并嵌入透明质酸(HA)形成水凝胶(HA-FN-AgNPs)。通过计算机模拟筛选FN对金黄色葡萄球菌(S. aureus)生物膜蛋白bap(-3.965 kcal/mol)和β-内酰胺酶AmpC(-4.331 kcal/mol)的高亲和力，成功制备出粒径85±0.8 nm、电位-36 mV的立方体纳米颗粒。体外实验显示其抗菌(MIC 62.5 μg/mL)、抗生物膜(>80%)及β-内酰胺酶抑制效果显著优于化学法合成纳米颗粒(p≤0.001)，且对人牙龈成纤维细胞(HGF-1)无毒性(存活率～96%)。动物实验证实该水凝胶具有优异黏膜粘附性(64±0.56%)和6小时缓释能力，能有效抑制促炎因子(IL-6/IL-1β/TNF-α)表达。该研究为耐药性牙周炎治疗提供了新型纳米药物递送系统。

　　

牙周炎(Periodontitis, PDs)作为常见的慢性炎症性疾病，正面临严峻的治疗挑战——致病菌如金黄色葡萄球菌(S. aureus)通过生物膜形成和β-内酰胺酶(AmpC)产生等机制对抗生素产生耐药性。传统治疗手段如洗必泰漱口液或全身抗生素应用，不仅效果有限，长期使用更会加剧耐药菌株进化。而纳米材料领域虽展现出潜力，但常规化学合成银纳米颗粒(AgNPs)存在稳定性差、细胞毒性高等缺陷。这一背景下，印度牙科科学研究所等机构的研究团队创新性地将海洋来源褐藻多糖(Fucoidan, FN)与透明质酸(Hyaluronic acid, HA)结合，开发出兼具抗菌和抗炎功能的纳米复合水凝胶。

研究采用计算机模拟(In-silico)、体外(In-vitro)和体内(In-vivo)三重验证体系。通过分子对接首先证实FN对S. aureus生物膜关键蛋白bap和耐药蛋白AmpC具有高结合力(-3.965/-4.331 kcal/mol)，为绿色合成奠定理论基础。随后以FN同时作为还原剂和稳定剂，制备出立方体形貌的FN-AgNPs，经HA嵌入形成水凝胶。表征显示其粒径85±0.8 nm、多分散指数(PDI)0.1、电位-36 mV，扫描电镜(FE-SEM)证实纳米颗粒在HA基质中均匀分散。

抗菌实验取得突破性发现：相较于化学还原的NB-AgNPs，HA-FN-AgNPs对临床分离的S. aureus最低抑菌浓度(MIC)降低至62.5 μg/mL，生物膜抑制率超80%，且β-内酰胺酶抑制活性提升3倍(p≤0.001)。透射电镜(TEM)观察到纳米颗粒破坏细菌膜结构导致内容物泄漏。特别值得注意的是，该制剂对HGF-1细胞存活率保持96%，展现良好生物相容性。

动物模型进一步验证其治疗价值：局部应用HA-FN-AgNPs水凝胶在大鼠PDs模型中显示64±0.56%的黏膜粘附率和6小时缓释特性。酶联免疫吸附试验(ELISA)检测发现促炎因子IL-6、IL-1β和TNF-α表达显著下调，组织学分析证实牙龈炎症浸润减少。这些效果源于FN与AgNPs的协同作用——FN靶向破坏生物膜结构，而AgNPs释放的银离子(Ag⁺)穿透细菌膜引发DNA损伤。

该研究发表于《Journal of Drug Delivery Science and Technology》的结论部分强调：HA-FN-AgNPs通过三重机制对抗PDs——直接杀菌、抑制耐药酶活性和调节宿主免疫反应。其创新性体现在：①首次将FN的靶向性与HA的缓释特性结合；②建立从分子对接到动物实验的完整验证体系；③解决传统AgNPs聚集和毒性问题。研究人员特别指出，这种源自褐藻(U. pinnatifida)的绿色合成策略，为口腔局部给药系统设计提供了新范式，未来可拓展至其他耐药性生物膜相关感染的治疗。