姜黄素光敏化纳米胶囊在乳牙龋齿链球菌感染中的生物相容性与抗菌效能研究

本研究通过纳米沉淀法合成玉米醇溶蛋白基姜黄素纳米胶囊（Nano-curcumin），证实其具有高包封率（~100%）、球形形态及缓释特性。体外实验显示该制剂在100 μg·mL-1浓度下口腔黏膜细胞存活率>50%，对乳牙龋损中的变形链球菌（S. mutans）具有显著抑制作用（p<0.05），光动力疗法（PDT）可进一步强化抗菌效果。该研究为儿童龋病的微创治疗（如选择性去龋SCR）提供了新型生物相容性纳米载体策略。

　　

1 Introduction

龋病作为全球高发的多因素疾病，其致病机制与变形链球菌（S. mutans）介导的酸性环境及生物膜形成密切相关。乳牙因牙本质较薄、髓腔大等特点更易发生快速龋坏，传统治疗难以兼顾微创性与长期疗效。光动力疗法（PDT）联合天然光敏剂姜黄素（curcumin）成为研究热点——这种多酚类物质不仅具有广谱抗菌特性，其纳米载体化还能克服水溶性差（<0.001 mg/mL）和易降解的缺陷。玉米醇溶蛋白（zein）作为疏水性生物聚合物，通过π-π堆叠和氢键作用可显著提升姜黄素的包封率与稳定性。

2 Material and methods

2.1 纳米胶囊制备与表征

采用纳米沉淀法合成载药纳米颗粒：将20 mg·mL^-1玉米醇溶蛋白乙醇溶液与1.5 mg·mL^-1姜黄素混合后，注入含0.8% Pluronic表面活性剂的水相中，均质处理后蒸发有机溶剂。紫外光谱显示游离姜黄素在425 nm处的特征峰在纳米化后消失，证实成功包封。动态光散射（DLS）测得纳米颗粒平均粒径139.4±1.0 nm，多分散指数（PDI）0.108，Zeta电位10.9±0.5 mV，透射电镜（TEM）确认其球形形态。

2.2 生物相容性评估

采用兔口腔黏膜细胞进行MTT和台盼蓝排斥实验。结果显示：50-75 μg·mL^-1浓度组细胞存活率近80%，而100 μg·mL^-1（含7.5 μg·mL^-1姜黄素）时存活率仍超50%，半数致死浓度（LC₅₀）为49.75 μg·mL^-1。660 nm二极管激光（100 mW, 9 J/cm²）照射未显著影响细胞活性。

2.3 抗菌效能分析

将28片1 mm厚无菌乳牙牙本质片与S. mutans（1.5×10⁸ CFU·mL^-1）共培养48小时后分为四组：Nano-curcumin组、Nano-curcumin+PDT组、单纯激光组及空白对照组。PDT处理采用660 nm激光（100 mW, 90 s）。微生物计数显示纳米胶囊组CFU显著低于对照组（p<0.05），但PDT增强组与未光照组无统计学差异。

3 Results

纳米胶囊在pH 7.0缓冲液中呈现24小时缓释特性，前8小时释放量达25%。抗菌实验中，7.5 μg·mL^-1姜黄素纳米制剂即可使S. mutans菌落数从175 CFU·mL^-1降至约50 CFU·mL^-1，相当于传统5 g·L^-1姜黄素溶液的抗菌效果。

4 Discussion

玉米醇溶蛋白的疏水结构通过限制姜黄素分子运动实现缓释，其抗菌机制涉及：①破坏细菌生物膜基质 ②光活化产生活性氧（ROS）攻击细胞膜 ③下调毒力基因表达。值得注意的是，纳米载体本身已能穿透致密生物膜，这可能解释PDT未显现额外优势的原因。该技术可与选择性去龋（SCR）联合应用，但需注意深层龋损因光散射导致的疗效衰减问题。

5 Conclusions

载姜黄素玉米醇溶蛋白纳米胶囊展现出优异的生物相容性和抗菌性能，为儿童龋病的微创管理提供了新思路。未来需优化PDT参数并评估长期临床效果，特别是在混合菌斑生物膜环境中的适用性。