磷酸化支链淀粉-氯化十六烷基吡啶复合物作为局部药物递送系统抑制口腔生物膜的研究

本研究针对口腔感染防治中传统抗菌剂浓度高、作用短暂的问题，开发了基于磷酸化支链淀粉（PP）与氯化十六烷基吡啶（CPC）的局部药物递送系统。通过体外实验证实，0.01% PP与0.01% CPC复合物可使抗菌剂有效浓度降低至常规用量的1/5，并通过石英晶体微天平（QCM）证明其能在羟基磷灰石（HAP）表面实现CPC的缓释。该研究为低浓度长效防治龋齿等口腔感染提供了新策略，发表于《BMC Oral Health》。

　　

口腔生物膜是龋齿和牙周病的罪魁祸首，其致病菌如变异链球菌（S. mutans）甚至与全身性疾病密切相关。传统抗菌剂如氯化十六烷基吡啶（CPC）虽有效，但存在浓度限制（日本规定≤0.05%）和易被唾液冲刷的缺陷。如何实现低浓度长效抗菌，成为口腔医学领域的重大挑战。

冈山大学医院牙周病与牙髓病科的研究团队独辟蹊径，从食品添加剂支链淀粉中寻找突破口。这种由黑酵母Aureobasidium pullulans产生的多糖，经磷酸化修饰后（PP），与CPC形成复合物。通过场发射扫描电镜（FE-SEM）观察发现，0.01% PP与0.01% CPC组合能显著抑制S. mutans在羟基磷灰石（HAP，牙釉质模拟材料）表面的定植，细菌16S rRNA定量显示菌量降至对照组的1/10⁴。更巧妙的是，石英晶体微天平（QCM）技术揭示PP像"分子锚"般将CPC固定在HAP表面，形成持续释放的抗菌储备库——即便在唾液薄膜存在下，仍能保持显著抑菌效果。

研究团队运用了三大关键技术：1）磷酸化多糖合成技术，在支链淀粉CH₂OH位点引入磷酸基团；2）细菌定量技术，通过16S rRNA实时荧光定量PCR精确检测HAP表面活菌量；3）界面相互作用分析技术，采用QCM实时监测PP-CPC在HAP表面的吸附-释放动力学。

主要发现

1. 1.

   浓度突破：0.01% CPC（常规浓度1/5）与PP联用即可达到单用0.05% CPC的抗菌效果，突破日本药事法对CPC浓度的限制。

2. 2.

   唾液环境有效性：在模拟口腔环境的唾液薄膜实验中，PP-CPC处理组HAP表面细菌附着量显著减少，证明其临床适用性。

3. 3.

   缓释机制：QCM频率变化显示PP-CPC复合物通过磷酸基团与HAP钙离子的静电作用形成稳定吸附层，冲洗后仍保留45%有效成分。

4. 4.

   材料特异性：对比磷酸化木薯淀粉/马铃薯淀粉等材料，仅PP展现独特载药能力，可能与支链淀粉特殊的α-1,6糖苷键分支结构有关。

这项发表于《BMC Oral Health》的研究开辟了多糖基药物递送系统新方向。磷酸化支链淀粉作为GRAS（公认安全）材料，其生物相容性与缓释特性不仅适用于口腔感染防治，更为骨修复材料表面改性、植入物抗感染涂层等领域提供新思路。正如通讯作者Shogo Takashiba教授指出："PP就像抗菌剂的‘特洛伊木马’，以安全浓度实现长效防护，这种策略可延伸至心血管支架、骨科植入物等生物医学领域。"研究团队已就PP-CPC系统申请专利，下一步将开展动物模型验证和临床转化研究。