Bioactive Materials | 局部牙周注射，全身心脏修复：一种双功能水凝体，用于牙周炎和心肌梗死的非侵入性同时治疗

牙周炎和心肌梗死（MI）是全球主要的死亡原因，它们是全球流行的炎症性疾病，具有双向的病理生理联系。尽管对能够缓解局部牙周破坏并减轻相关系统心血管并发症的非侵入性治疗方法的需求迫切，但目前尚无综合治疗方式。为应对这一挑战，开发出一种蛋白质载荷抗菌水凝胶硫醇化壳聚糖/AMP-PEG-马来亚胺（C1.5P4/BMP-2），具有新的持续蛋白释放特性。该水凝胶具有相互连接的微孔结构，（1）实现高效 BMP-2 蛋白封装，（2）保持蛋白质生物活性同时确保持续释放，从而解决水凝胶蛋白递送的公认挑战，（3）具有强效抗菌特性，（4）通过解决牙周炎症促进远程心脏功能改善。在小鼠模型中，局部抑制了肺泡骨流失（骨再生率比对照组高出 2 倍），同时系统性改善心肌梗死后心脏功能（射血分数提高 75.6%）。在机制上，水凝胶的蛋白质保护微环境与其抗菌作用协同作用，选择性抑制革兰氏阴性（G−）厌氧病原体（主要牙周病因），同时富集革兰氏阳性（G+）共生体，调控生物膜 G−/G+ 比率。同时，这一双重作用调节口腔-心脏炎症轴，特别是下调 B2 细胞/TNF-α信号通导，以减轻心肌梗塞相关的全身炎症。 总体而言，本研究提出了一种新型非侵入性蛋白质稳定水凝胶，通过持续的骨源因子递送结合微生物群-免疫调节，解决牙周炎与心肌梗塞的共病问题。该研究以题为“Local periodontal injection, systemic heart repair: A dual-functional hydrogel for non-invasive concurrent treatment of periodontitis and myocardial infarction”发表在Bioactive Materials上。一种用于牙周炎及其合并心肌梗死的双功能水凝胶平台的制备与应用C1.5P4水凝胶的合成与表征。（A）PEG-Mal-AMP和PEG-马来酰亚胺的傅里叶变换红外光谱。（B）C1P4、C1.5P4和C2P4水凝胶的组成。（C-D）通过动态时间扫描和频率扫描评估的水凝胶的流变学特性。（E）水凝胶的粘度测量。（F）30天内水凝胶的降解情况。（G）水凝胶在PBS中孵育24小时后的溶胀行为。（H）12天内水凝胶中BMP-2蛋白的累积释放量。（I）水凝胶表面形态的扫描电镜图像。（J）水凝胶的孔径分析。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001。

水凝胶的体外成骨能力和抗菌能力。（A）通过活/死染色检测水凝胶对人牙周膜成纤维细胞（hPDLFs）活力和增殖的影响。（B）通过CCK-8测定检测水凝胶对人牙周膜成纤维细胞（hPDLFs）的细胞毒性。（C-E）通过实时定量聚合酶链反应（qRT-PCR）分析包载骨形态发生蛋白-2（BMP-2）的水凝胶对人牙周膜成纤维细胞（hPDLFs）中碱性磷酸酶（ALP）、骨钙素（OCN）和Ⅰ型胶原蛋白（COL-1）表达的影响。（F-G）通过碱性磷酸酶（ALP）染色检测包载骨形态发生蛋白-2（BMP-2）的水凝胶对人牙周膜成纤维细胞（hPDLFs）的成骨作用。（H-I）通过茜素红染色检测包载骨形态发生蛋白-2（BMP-2）的水凝胶对人牙周膜成纤维细胞（hPDLFs）钙沉积的影响。（J-L）具核梭杆菌（Fn）、伴放线聚集杆菌（Aa）和牙龈卟啉单胞菌（Pg）的BacTiter-Glo微生物细胞活力测定。RLU，相对发光单位。（M）不同处理4小时后活的具核梭杆菌（Fn）、伴放线聚集杆菌（Aa）和牙龈卟啉单胞菌（Pg）的代表性荧光图像。比例尺：100μm。（N）在绵羊血琼脂平板上生长的活的具核梭杆菌（Fn）、伴放线聚集杆菌（Aa）和牙龈卟啉单胞菌（Pg）的代表性图像。（O-Q）基于（N）中示例结果对活的具核梭杆菌（Fn）、伴放线聚集杆菌（Aa）和牙龈卟啉单胞菌（Pg）的定量分析。CFU， colony-forming units（菌落形成单位）。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001。

参考消息：

DOI: 10.1016/j.bioactmat.2026.02.049