基于多磷酸盐凝聚体复合材料的槲皮素负载根管封闭剂，具有抗炎和促进矿化特性

《Dental Materials》：A quercetin loaded root canal sealer based on polyphosphate coacervate composite with anti-inflammatory and mineralization promoting properties

　　

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  开发了一种负载槲皮素的聚磷酸盐凝聚体根管封闭剂。
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  该可注射自固化封闭剂符合ISO 6876标准，并能可靠地封闭根管。
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  CMQ在促进hPDLC矿化的同时，减少了氧化应激和炎症。

引言

根管治疗的主要目标是彻底清除根管系统内的感染，建立可靠的三维充填以防止微生物再感染，促进根尖周炎的愈合，并防止病变复发[1]，[2]。? 化学机械清创是根管感染控制的基础，但根管治疗的长期预后仍高度依赖于根管充填的质量和根管封闭剂的性能[3]。由封闭剂溶解、收缩或界面适应性差引起的微渗漏可持续刺激根尖周组织，加重炎症并增加治疗失败的风险[4]，[5]。然而，现有的根管封闭剂仍无法同时满足长期结构稳定性和生物活性的要求。例如，氧化锌丁香油酚类封闭剂在固化过程中表现出细胞毒性，并随时间逐渐降解[6]。环氧树脂类根管封闭剂具有优异的尺寸稳定性和低溶解度，但缺乏生物活性，不能主动促进组织愈合[7]。虽然生物陶瓷类根管封闭剂具有良好的生物相容性、碱性pH值和促进矿化的能力，但仍面临固化依赖水分、再治疗困难以及抗菌性能薄弱等挑战[8]，[9]，[10]。

长期慢性根管感染常伴有根尖周病变的形成。局部微环境不仅受到残留细菌及其毒性产物的刺激，还伴随促炎细胞因子的释放和ROS的积累[11]，[12]。过量的ROS可对细胞造成氧化损伤，并进一步放大TNF-α、IL-6和IL-1β等炎症信号，从而抑制根尖周细胞的迁移、存活和矿化修复能力[13]。对于无明显根尖周病变的病例，根管封闭剂的主要要求集中在物理密封、界面稳定性和生物相容性上；然而，在伴有根尖周炎性骨缺损的感染根管中，单纯被动密封可能不足以满足局部病理微环境的需求[14]。因此，开发具有物理化学稳定性、抗炎、抗氧化和矿化能力的根管封闭剂可能更好地满足伴有根尖周病变的感染根管的治疗需求[15]。

聚磷酸盐（PolyP）已成为口腔生物医学应用中一种有前景的生物活性材料。PolyP是由高能磷酸酐键连接的直链正磷酸盐单元聚合物，广泛存在于生物体中，在能量代谢、骨矿化和凝血调节中发挥关键作用[16]。值得注意的是，PolyP可与钙离子螯合，通过液-液相分离形成聚磷酸钙（Ca-PolyP）凝聚体，其表现出良好的生物相容性和生物活性[17]。此外，我们揭示了这些凝聚体可通过酸碱中和机制由碱性物质引发原位自发固化，形成具有结构完整性的固体矿化沉积物[18]。 鉴于其可注射性、自固化能力和固有生物活性，基于PolyP的凝聚体有望成为根管封闭应用的候选材料。然而，关于将PolyP凝聚体用于根管封闭的研究尚未探索，需要进一步研究以优化其性能，满足该应用的复杂需求。特别地，此类材料的炎症调节能力对于伴有根尖周病变的感染根管的复杂病理微环境仍显不足，但这可以通过负载特定生物活性分子来增强[19]。

天然植物来源的类黄酮分子槲皮素是满足上述需求的理想生物活性候选物。槲皮素具有优异的抗氧化、抗炎和成骨调节活性，在口腔组织修复研究中引起了广泛关注[20]。它通过降低ROS水平减少氧化应激诱导的细胞损伤，并下调包括TNF-α和IL-6在内的促炎细胞因子表达，从而减轻炎症微环境对细胞功能的抑制作用[21]，[22]。例如，槲皮素已被证明可减轻炎症微环境对根尖周病变中hPDLC成骨分化的抑制作用[23]。重要的是，将槲皮素掺入根管封闭剂中将为解决上述复杂病理状况提供一种有前景的方法：其抗氧化和抗炎特性可对抗根尖周区域ROS介导的组织损伤和细胞因子驱动的炎症，而其成骨潜力可促进炎性骨缺损的修复。此外，槲皮素具有多个酚羟基，能够与钙离子螯合[24]，这不仅有利于其从基质中控制释放，还可调节材料的物理化学性质。因此，将槲皮素与PolyP凝聚体复合材料整合，旨在将根管封闭与抗氧化、抗炎和促进矿化活性相结合。

本研究开发了一种基于PolyP凝聚体复合材料Ca/Mg-PolyP@Quercetin（CMQ）的槲皮素负载根管封闭剂。CMQ采用稳定的液体Ca-PolyP凝聚体作为基质，并掺入Mg(OH)₂作为通过酸碱中和机制发挥作用的固化引发剂。同时，将槲皮素负载到系统中以增强其生物效应（图1）。在该设计中，可注射和自固化复合材料提供了根管的物理密封和固有矿化能力，而槲皮素则贡献了抗炎和抗氧化活性。此外，槲皮素、Ca²⁺和Mg²⁺的持续释放有望增强抗氧化活性、调节炎症、促进细胞迁移和支持矿化。我们系统评估了材料的微观结构、物理化学性质、根管封闭能力、释放行为和生物相容性，以及其抗氧化和抗炎作用及hPDLC的迁移和成骨分化能力。此外，使用大鼠皮下植入模型评估了体内生物相容性。

章节片段

CMQ封闭剂的合成

CMQ是通过将CaCl?溶液（300 mM，20 mL）与聚磷酸钠溶液（PolyP，Mw 1700 Da，300 mM，20 mL）按1:1的体积比在37 °C下连续搅拌10分钟混合合成的。混合物pH维持在7.5。通过离心（4000 rpm，5分钟）收集聚磷酸钙凝聚体。将约0.4 g收集的聚磷酸钙凝聚体与0.4 g Mg(OH)?按1:1的质量比以及槲皮素（0、10或20 mg）混合，得到糊剂。

CMQ的固化行为

CMQ使用Ca-PolyP作为液体基质，Mg(OH)₂作为固化引发剂，槲皮素作为负载分子合成（图2A）。样品最初以糊状存在，随后随时间固化。CMQ的固化行为直接影响临床操作、封闭性能和生物相容性。因此，对CMQ的固化性能进行了系统评估。如图2B所示，CMQ在37 °C PBS中的固化时间随槲皮素含量的增加而延长，达到

讨论

本研究开发了一种可注射的CMQ根管封闭剂。水合聚磷酸钙（Ca-PolyP）凝聚体提供了可变形基质，便于操作和适应不规则的根管空间[26]。Mg(OH)?介导的固化随后将流体凝聚体转化为固体结构[27]。槲皮素的掺入和Ca2?及Mg2?的持续释放可能进一步促进了观察到的生物活性。这些效应可能反映了CMQ多个方面的贡献

结论

本研究通过将槲皮素掺入自固化钙/镁-聚磷酸盐基质中，开发了一种新型多功能根管封闭剂。该封闭剂表现出适当的操作性，薄膜厚度、流动性和溶解度均符合ISO 6876:2025标准。Micro-CT和染料渗透分析证实了根管内的致密充填和尺寸稳定性。在21天内，槲皮素和无机离子稳定释放，未影响材料的

伦理声明

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经上海盛昌生物技术有限公司动物伦理与使用委员会批准（批准号：2025-12-KQYY-WXL-150）。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何已知的竞争经济利益或个人关系，可能影响本论文所报告的工作。

致谢

本研究得到上海市科技创新行动医学创新研究项目（23Y11910100）、国家自然科学基金（52272304）、上海市口腔医院院级项目（SSH-2024-A02和SSH-2025-B04）以及上海市卫生健康委员会卫生行业临床研究专项（20254Y0196）的资助。

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