《RSC Advances》:Liposome nanoparticles with photothermal effect for the treatment of bacterial infectious periodontitis
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本研究针对传统牙周治疗难以彻底清除生物膜且易产生耐药性的瓶颈,开发了封装聚集诱导发光材料2TT-oC6B的脂质体纳米颗粒(2TT-oC6B@LIP)。该体系在808 nm近红外光照射下展现68.4%的光热转换效率,可有效杀灭牙龈卟啉单胞菌和格登链球菌并破坏其生物膜。动物实验证实其能显著抑制大鼠实验性牙周炎进展,为耐药性牙周感染提供了新型治疗策略。
牙周炎作为全球发病率高达50%的口腔疾病,其治疗面临两大核心挑战:一是牙周袋特殊解剖结构导致机械清创不彻底,二是长期使用抗生素易引发细菌耐药性。传统治疗方式犹如"治标不治本",迫切需要开发能同时解决生物膜清除和耐药性问题的创新疗法。近日发表在《RSC Advances》的研究提出了一种基于前沿纳米技术的解决方案——利用具有聚集诱导发光特性的光热制剂,为牙周炎治疗开辟了新途径。
研究团队创新性地将NIR-II区AIE荧光分子2TT-oC6B封装于脂质体中,构建了兼具良好水分散性和光热转换性能的纳米颗粒2TT-oC6B@LIP。该研究通过系统实验验证了其抗菌效能、生物安全性及治疗潜力,为临床转化提供了扎实依据。
关键技术方法包括:采用纳米沉淀法制备脂质体纳米颗粒;通过动态光散射和透射电镜进行表征;利用808 nm近红外激光评估光热性能;选用SD大鼠构建结扎诱导性牙周炎模型;通过微生物培养、显微成像和Micro-CT等多技术手段综合评价治疗效果。实验菌株包括标准菌株格登链球菌(ATCC 10558)和商业购买的牙龈卟啉单胞菌(BNCC 353909)。
3.1. 2TT-oC6B@LIP的制备与表征
通过纳米沉淀法成功制备出粒径146.7 nm、分散均匀的球形纳米颗粒。紫外吸收光谱显示在730 nm处有强吸收峰,封装效率达87%。在808 nm激光照射下,50 μg/mL浓度5分钟内温度可升至50℃以上,光热转换效率高达68.4%,且经过三次循环仍保持稳定性能。
3.2. 体外光热抗菌性能
菌落形成单位实验表明,2TT-oC6B@LIP加激光处理组对格登链球菌和牙龈卟啉单胞菌的杀菌率分别达到100%和99.3%。扫描电镜和透射电镜观察显示,光热处理导致细菌细胞膜严重破裂,胞质内容物泄漏。
3.3. 细菌细胞膜通透性与损伤
ONPG实验和BCA蛋白检测证实,光热处理显著增加细菌细胞膜通透性,促进β-半乳糖苷酶和胞内蛋白质的外泄,从而有效杀灭病原菌。
3.4. 抗菌生物膜效果
结晶紫染色和活死菌染色显示,2TT-oC6B@LIP加激光处理能有效破坏成熟生物膜结构,显著减少菌斑生物量,对两种病原菌的生物膜清除率均优于其他对照组。
3.5. 体外生物安全性
CCK-8法和AO/EB染色表明,2TT-oC6B@LIP在50 μg/mL浓度下对L929细胞无明显毒性。溶血实验显示溶血率低于3.11%,证明其具有良好的血液相容性。
3.6. 体内光热抗菌效果评估
通过结扎法建立SD大鼠牙周炎模型,局部注射2TT-oC6B@LIP后经NIR照射5分钟,牙龈区域最高温度达52.9℃。Micro-CT测量显示,治疗组牙槽骨丧失量(CEJ-ABC距离)显著减少,组织学检查可见炎症细胞浸润明显减轻,胶原纤维排列更规整。
3.7. 体内生物安全性评价
主要器官H&E染色未发现病理学改变,血液学参数均在正常范围内,证实2TT-oC6B@LIP具有良好的体内生物安全性。
该研究成功开发了一种基于NIR-II AIEgen的脂质体纳米载药系统,通过光热疗法有效解决了牙周致病菌耐药和生物膜清除难题。2TT-oC6B@LIP在激光照射下产生的局部高热效应,能够破坏细菌细胞膜完整性,导致胞内物质泄漏,从而实现对格登链球菌和牙龈卟啉单胞菌的高效杀灭。值得注意的是,该体系在有效浓度下对正常细胞和血液成分无明显毒性,在动物实验中展现出显著的治疗效果和良好的组织相容性。
研究同时指出,未来需要进一步优化治疗参数,探索与光动力疗法等技术的联合应用,以提高治疗的精准性和特异性。尽管在复杂多菌种环境中的效果仍需验证,但本研究为耐药性牙周感染的治疗提供了新思路,具有重要的临床转化价值。这种基于纳米技术的抗菌策略,不仅适用于牙周炎,也可能为其他局部细菌感染性疾病的治疗提供借鉴。