基于生物启发的逐层纳米工程技术在牙体硬组织再生与龋齿预防中的应用

《Journal of Nanobiotechnology》：Bioinspired layer-by-layer nanoengineering for dental hard tissue regeneration and caries prevention

　　

摘要

龋齿是一种由细菌导致牙体硬组织脱矿而引发的慢性疾病，对全球健康构成重大威胁。再矿化疗法被视为阻止龋齿进展并恢复组织完整性的有效策略。然而，要同时实现稳定、高效的再矿化效果，并有效抑制牙菌斑生物膜的形成，仍是一项艰巨任务。受珍珠层分层“砖块与砂浆”结构以及贻贝足蛋白的黏附功能的启发，通过层层仿生组装方式，研究人员开发出一种新型纳米结构系统。该多功能系统包含作为矿物质离子储存库的无定形磷酸钙，作为桥接剂并调节结晶过程的单宁酸，其化学结构类似贻贝足蛋白中的儿茶酚结构；此外还有作为功能性抗菌外层的羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。这种受自然启发的设计能够形成一个稳定平台，持续释放钙和磷酸根离子以促进再矿化，同时具备长效抗菌能力，可有效抵御致龋生物膜。该系统不仅能在牙釉质表面形成持久的保护屏障，还能帮助早期龋损实现有效的仿生再矿化。这一基于自然的策略为硬组织再生及协同防治龋齿提供了全面且具有临床应用价值的解决方案。

图形摘要

龋齿是一种由细菌导致牙体硬组织脱矿而引发的慢性疾病，对全球健康构成重大威胁。再矿化疗法被视为阻止龋齿进展并恢复组织完整性的有效策略。然而，要同时实现稳定、高效的再矿化效果，并有效抑制牙菌斑生物膜的形成，仍是一项艰巨任务。受珍珠层分层“砖块与砂浆”结构以及贻贝足蛋白的黏附功能的启发，通过层层仿生组装方式，研究人员开发出一种新型纳米结构系统。该多功能系统包含作为矿物质离子储存库的无定形磷酸钙，作为桥接剂并调节结晶过程的单宁酸，其化学结构类似贻贝足蛋白中的儿茶酚结构；此外还有作为功能性抗菌外层的羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。这种受自然启发的设计能够形成一个稳定平台，持续释放钙和磷酸根离子以促进再矿化，同时具备长效抗菌能力，可有效抵御致龋生物膜。该系统不仅能在牙釉质表面形成持久的保护屏障，还能帮助早期龋损实现有效的仿生再矿化。这一基于自然的策略为硬组织再生及协同防治龋齿提供了全面且具有临床应用价值的解决方案。

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