载D-缬氨酸微球复合水凝胶的制备及体外生物学研究

作     者：齐晓爽 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孟维艳

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：D-缬氨酸 壳聚糖 种植体周围炎 牙周炎 生物膜 

摘      要：背景与目的:牙周炎和种植体周围炎会导致牙齿缺失和种植义齿失败脱落,严重影响口腔健康。牙菌斑生物膜是牙周炎和种植体周围炎的始动因素,直接或间接地参与牙周炎和种植体周围炎的全过程。早期抑制生物膜的形成,是预防牙周炎和种植体周围炎的关键。牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis,***)是牙菌斑生物膜中重要的致病菌,可逃避宿主防御机制,抵抗微环境的改变并分泌大量毒力因子加剧炎症。本课题组成员在前期实验中,得出了50-150mM的D-缬氨酸(D-valine,D-val)能有效抑制***生物膜形成的结论。然而,D-val造价高、不易溶于水,无法很好的在口腔环境中直接应用。为提高D-val的生物利用率,将D-val的浓度控制在生物安全浓度范围之内,使其在预防牙周炎和种植体周围炎方面发挥更好的作用,需要选择合适的药物载体包载D-val。壳聚糖(Chitosan,CS)具有优异的可降解性、强吸收性和生物相容性,是理想的药物载体。本文旨在合成载D-val的CS微球复合水凝胶,实现对D-val的可控释放,并探讨该复合水凝胶体外对***生物膜的抑制作用,为D-val在临床上治疗牙周炎和种植体周围炎的应用提供理论依据。方法:采用离子乳化交联法制备载D-缬氨酸(D-val)的壳聚糖(CS)微球,将载D-val微球掺入醛基葡聚糖-羟丙基壳聚糖水凝胶中获得载D-val微球复合水凝胶。利用傅立叶红外衍射光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)表征微球和水凝胶的结构,对载D-Val微球复合水凝胶进行体外释放实验和降解性测试。采用CCK-8法检测该复合水凝胶对L929细胞增殖活性的影响,通过结晶紫染色实验和胞外多糖实验评估载D-val微球复合水凝胶对牙龈卟啉单胞菌生物膜的影响。结果:1、FTIR结果表明,D-val被成功包载于CS微球中。SEM镜下观察:载D-val的CS微球为表面光滑、独立分布的球状结构,微球平均直径为2.52±0.13μm。微球中D-val的包封率为45.5%,载药率为20.5%。2、载D-val的CS微球于网格状醛基葡聚糖-羟丙基壳聚糖水凝胶中散在分布,形成载D-val微球复合水凝胶,该复合水凝胶持续释放D-val达到13天,最终于22天载D-val微球复合水凝胶降解完全。3、CCK-8结果表明该复合水凝胶对L929细胞增殖活性无影响(P0.05)。4、复合水凝胶可明显减少牙龈卟啉单胞菌(***)生物膜量(P0.01),并显著抑制其胞外多糖的产生(P0.01)。结论:1、构建的载D-缬氨酸微球复合水凝胶形状规则、表面完整光滑,D-缬氨酸稳定释放达13天。2、载D-val微球复合水凝胶对L929细胞增殖活性无影响。3、载D-val微球复合水凝胶可减少牙龈卟啉单胞菌生物膜的胞外多糖量,并抑制其生物膜的形成。