双功能益生菌水凝胶联合葛根素调控口腔微生态-神经免疫轴实现无抗生素牙周炎治疗

针对传统牙周炎疗法破坏口腔菌群平衡、易引发耐药性等问题，研究人员开发了负载葛根素纳米颗粒(PNs)的鼠李糖乳杆菌(LR)水凝胶(PSCLR-HA Gel)。通过静电自组装和光交联技术构建的该体系能选择性抑制病原菌、促进益生菌增殖，并通过拮抗P2X3受体缓解神经痛，为无抗生素牙周治疗提供新策略。

　　

牙周炎作为全球发病率最高的慢性炎症性疾病，影响着超过36.9亿人的口腔健康。传统机械刮治和抗生素疗法存在"杀敌一千自损八百"的困境——不仅难以清除深牙周袋中的致病菌，还会破坏口腔益生菌群的生态平衡，更可能引发细菌耐药性。面对这一临床难题，华中农业大学的研究团队在《Bioactive Materials》发表创新成果，将中药活性成分、益生菌与先进生物材料相结合，开发出具有微生态调控和神经镇痛双重功能的智能水凝胶体系。

研究团队采用水热法制备葛根素纳米颗粒(PNs)，通过静电层层自组装将其与壳聚糖(CS)、透明质酸(HA)共同包被于鼠李糖乳杆菌(LR)表面，形成PSCLR纳米颗粒；进而通过乳液聚合和光交联技术，将活菌纳米颗粒封装于甲基丙烯酰化透明质酸(HAMA)构建的三维网络结构中。关键技术包括：纳米颗粒表征(HPLC-MS、TEM)、细菌竞争实验(共培养体系)、体内外抗菌评价(菌落计数法)、大鼠牙周炎模型建立(三菌混合感染)以及神经痛机制研究(P2X₃受体免疫组化)。

3.1 纳米颗粒表征
透射电镜显示PNs粒径约50nm，液相色谱证实其含葛根素和黄豆苷元。Zeta电位测试揭示包被过程由静电作用驱动：LR(-26.09mV)→CS包被后SCLR(-0.75mV)→HA/PNs包被后PSCLR(-5.51mV)。FTIR在1643cm^-1处特征峰证实PNs成功负载。

3.2 水凝胶特性
扫描电镜显示PSCLR-HA Gel具有多孔结构，内部嵌有直径10-50μm的微球。激光共聚焦证实微球封装使活菌逃逸率降低80%(OD₆₀₀从0.8降至0.15)，且对犬齿牙菌斑的清除率达99%，死菌染色显示红色荧光占比显著提升。

3.3 微生态调控机制
浓度依赖实验表明10⁸ CFU/mL PSCLR对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和具核梭杆菌的杀菌率均达99.9%。代谢组学分析揭示其通过分泌乳酸(LA)创造pH=4的微环境，中和后抗菌活性消失，证实LA是主要效应分子。

3.4 生物安全性
LDH实验显示处理NIH-3T3细胞24小时后细胞存活率>95%，溶血率<5%。ABTS法证实水凝胶可清除73%自由基，SEM显示其对牙釉质无腐蚀作用。

3.5 动物实验效果
大鼠模型显示PSCLR-HA Gel治疗20天后：①炎症细胞浸润减少70%，优于市售牙周膏(Periocline)；②胶原沉积面积增加2.3倍；③促炎因子TNF-α表达降低67%，抗炎因子IL-10提升181%；④通过拮抗P2X₃受体使三叉神经节中疼痛信号分子表达下调62%。

该研究开创性地将益生菌疗法、中药活性成分与响应性水凝胶技术相结合，突破传统抗菌材料的非选择性杀伤局限。其创新价值体现在：①首创"以菌治菌"的生态调控策略，通过乳酸代谢精准重塑口腔微环境；②首次发现葛根素通过P2X₃受体通路缓解牙周神经痛；③微球封装技术解决活菌应用的生物安全难题。这种"杀菌-抗炎-镇痛-修复"四位一体的治疗范式，为慢性炎症性疾病的宿主-微生物互作调控提供了普适性研究框架。