由天然聚合物制備的水凝膠具有優(yōu)異的生物相容性和生物降解性，在藥物輸送、傷口愈合和再生醫(yī)學等生物醫(yī)學領域受到廣泛關注。在功能廣泛的多糖中，不同脫乙酰度的殼聚糖被應用在不同的生物醫(yī)學領域。殼聚糖的改性形式（即磷酸化殼聚糖膜）在體外礦化方面是有效的，因此在牙科應用中作為仿生涂層也是有前途的。雖然其它多糖通常具有中性或陰離子電荷，但脫乙酰殼多糖的陽離子性質(zhì)賦予其抗革蘭氏陰性/陽性細菌的抗微生物特性，這使得它更適于植入極易被感染的生物組織中。由于牙齒感染是大多數(shù)牙齒組織退化的基礎，因此，殼聚糖水凝膠（CH）也被認為是治療牙齒軟組織部位缺損的最佳選擇之一。此外，改變殼聚糖的分子量可能會產(chǎn)生不同程度的抗菌和抗病毒作用，也防止了耐藥菌的出現(xiàn)。

姜黃素（Cur）作為一種酚類化合物，具有抗微生物、抗氧化、抗炎、抗癌等生物活性的功能。由于Cur具有一定的疏水性，可能無法實現(xiàn)其在水性環(huán)境中的分散，因此降低了Cur的生物利用度。將Cur封裝在微米/納米顆粒中，可以克服其生物利用度和穩(wěn)定性問題。α-生育酚（Toc）是維生素E的一種天然存在形式，通過其抗氧化和抗炎活性在愈合中發(fā)揮重要作用，降低機體的免疫反應。由于Toc是一種脂溶性和疏水性化合物，因此存在和Cur類似的應用問題。為了提高Toc的穩(wěn)定性和溶解性，將Toc用脂質(zhì)體包裹并結合到CH中，以降低心臟組織工程中的氧化應激。盡管Cur和Toc在預防感染和促進愈合速度慢的軟組織再生方面具有突出的潛力，但是它們應用在牙組織工程Lip和CH制劑中可能存在的協(xié)同作用還沒有被研究過。

基于以上背景，2024年6月7日，波蘭羅茲大學Vignesh Kumaravel、Deniz Atila等人在《Advanced Healthcare Materials》上發(fā)表題為：“Injectable Liposome-Loaded Hydrogel Formulations with Controlled Release of Curcumin and α-Tocopherol for Dental Tissue Engineering”的研究成果。利用低分子量（LMW）和高分子量（HMW）的殼聚糖水凝膠 （CH）結合脂質(zhì)體納米顆粒包裹的姜黃素和α-生育酚（Lip/Cur+Toc），開發(fā)了一種新型可注射水凝膠制劑，詳見圖1。該制劑能夠延遲釋放活性成分，并促進生物礦化過程，在牙科組織工程中也具有一定的抗氧化和抗菌特性。進一步證明水凝膠制劑在牙髓和牙周病的軟組織再生方面具有應用到牙組織工程上的潛力，也為未來抗菌材料的設計提供了理論基礎。

圖1 研究設計：水凝膠-脂質(zhì)體納米顆粒組的制備示意圖(A)和研究原理(B)

通過薄膜水合法制備Lip，并使用脂質(zhì)體擠出器通過高效的擠壓方式來制備小單層囊泡（SUV），脂質(zhì)體組合主要分為四個實驗組：i) 空白Lip、ii) Lip/Cur、iii) Lip/Toc、iv) Lip/Cur+Toc。脂質(zhì)處方：DSPC:CHOL: DSPE-PEG2000= 7:3:0.28，mol/ mol；藥脂比≈0.125，高于0.2的藥物/脂質(zhì)比會引起脂質(zhì)雙層的破壞和結構變形。對四組Lip的粒徑(圖2，A)、zeta電位、包封率、形態(tài)（圖2，B）等指標進行檢測評價。

利用低分子量的殼聚糖水凝膠（LCH）和高分子量的殼聚糖水凝膠（HCH）結合到Lip上，主要分為三個實驗組：i) 無水凝膠Lip組、ii) 加載LCH的Lip組、iii) 加載LCH的Lip組。評價了Cur和Toc從Lip/CH組合中的控制釋放(圖2，CDE)，當Lip被裝載到水凝膠中時，這種控制釋放被延遲，從而改善了持續(xù)釋放的行為。

圖2 Lip相關實驗組的部分表征結果

通過掃描電子顯微鏡檢查法（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TGA）、差示掃描量熱儀（DSC）等技術對水凝膠進行了表征。觀察到水凝膠的互連孔隙，孔徑分布顯示HCH的孔徑比LCH大；凝膠化后證實了水凝膠的交聯(lián)過程；HCH的熱穩(wěn)定性高于LCH；流變學分析和實驗證明了水凝膠的可注射性；此外，水解降解和酶促降解研究均表明，HCH比LCH表現(xiàn)出更慢的降解效率，故HCH相對穩(wěn)定。

本研究首次通過計算模型詳細研究水凝膠的抗菌機理。除了金黃色葡萄球菌膜的對稱膜結構之外，還注意到不對稱大腸桿菌膜的孔的不穩(wěn)定性，這可能是導致LCH和HCH相互作用以及Cur和Toc穿透細菌膜時的抗微生物性質(zhì)差異的原因。

本文利用低分子量和高分子量殼聚糖（LCH和HCH）與姜黃素和α-生育酚負載脂質(zhì)體（Lip/Cur+Toc）結合開發(fā)了可注射的水凝膠制劑。通過材料特性研究和體外研究，檢測了Lip/Cur+Toc@ CH對牙髓和牙周病的生物學性能；利用計算模型詳細研究水凝膠的抗菌機理。綜上，證明了Lip/Cur+Toc@LCH/HCH組成的綠色、經(jīng)濟水凝膠制劑在牙髓病和牙周病的再生、抗氧化和抗菌特性方面具有顯著的應用前景。為未來脂質(zhì)體水凝膠抗菌材料的設計提供了理論基礎。