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用于牙髓再生程序的抗菌膜和免疫调节可吸收纳米纤维锉

嘉峪检测网        2022-08-24 20:59

含有宿主防御肽的多功能支架设计用于牙髓再生,是理想的牙科纳米生物技术工具。在此,该课题组测试了在牙髓血管再生过程中使用的不同支架,包括聚(乙烯醇)-PVA水凝胶或树脂、胶原蛋白水凝胶和聚(乙烯醇)PVA/壳聚糖(PVA/CS)纳米纤维。根据降解时间(21 day),选择纳米纤维与环丙沙星和IDR-1002(各为50 mg/g)结合。含有环丙沙星和IDR-1002的纳米纤维除了具有抗炎活性外,还对粪肠球菌、金黄色葡萄球菌和多物种的口腔生物膜具有抗生物膜活性。与空牙片相比,体内皮下组织对填充有纳米纤维的牙片的反应显示出类似牙髓的组织形成。因此,该课题组设计了一个强大的抗菌、免疫调节和再生的候选材料,用于牙髓血管再造和再生程序。

 

01、研究内容简介

 

牙外伤可能是由于对牙齿和支持结构的急性冲击性传递,这可能会引发牙齿元件和周围组织的骨折。在世界范围内,大约20-30%的12岁以下儿童已经遭受过某种程度的牙外伤。与未成熟恒牙的牙髓坏死有关的主要病因是创伤/损伤和龋齿。牙外伤可影响牙髓组织,破坏血管,导致无菌性坏死。此外,受创伤的牙齿可能更容易被微生物侵入牙髓环境,从而导致不可逆转的牙髓炎和牙髓坏死。 不可逆的牙髓炎是一种促炎症的牙髓反应,涉及几种微生物,刺激与牙髓坏死有关的细胞因子和介质。一些著名的菌种,如粪肠球菌和金黄色葡萄球菌在牙髓感染中被发现。然而,有600多个物种与口腔生物膜有关,包括革兰氏阳性和阴性细菌,甚至还有真菌。这些异质性的微生物群落在生物膜中组织起来,从根管系统中消除这种生物膜群落是非常具有挑战性的。此外,残留的细菌分子被认为可以上调促炎症细胞因子,如IL-1β、IL-6和TNF-α,并诱发强烈的炎症和组织坏死。

 

传统的牙髓治疗包括用化学和物理方法来清洁和清除大部分微生物,然后用惰性材料填充失去的牙髓空间。然而,由于特殊的解剖学原因,在治疗未成熟的恒牙时,传统的治疗方案变得具有挑战性。基于生物技术和纳米技术的替代性治疗方法正在出现,成为牙医学中很有前途的选择。再生牙髓疗法已经在牙髓病学中广泛使用,特别是在未成熟的恒牙上。由于与先端化疗法相关的病例失败,最近的临床程序寻求再生牙髓疗法。这种疗法基于组织工程原则,取决于三个因素,包括细胞、修复生物分子和支架的存在。关于细胞,许多研究表明,来自根尖乳头的干细胞(SCAPs)在牙齿再生和牙根形成中具有重要作用。关于修复生物分子,生长因子和生物分子的存在对新组织的形成也是至关重要的。其中,转化生长因子-β(TGF-β)似乎与成纤维细胞的招募和牙体生成有关。

 

据报道,宿主防御肽(HDPs)也是一种生物分子,可以刺激其他修复介质的产生,并具有抗菌和免疫调节的活性。HDPs是有前途的牙髓治疗的替代品[20]。我们最近证明,IDR-1002和环丙沙星在体外对金黄色葡萄球菌和粪肠球菌有协同抗菌作用。

 

组织工程的另一个重要因素是有一个支架。理想的牙髓血管再造支架应该是灵活和可吸收的,同时具有抗菌、免疫调节和再生的特性。这样一来,许多用于牙髓重建的支架已经被开发出来,包括水凝胶、纳米管和纳米纤维。例如,纳米纤维是用于牙髓再生程序的有前途的支架。它们的成分与细胞外基质相似,再加上它们的大接触面,使它们成为良好的组织工程替代品。

 

壳聚糖(CS)是一种由葡萄糖胺和N-乙酰葡萄糖胺组成的线性多糖,来自甲壳动物、昆虫和甲壳动物相关的细菌或真菌的骨骼结构。由于其容易获得且成本低,这种聚合物已被研究为一种有吸引力的来源,可用于创建组织工程中的支架。聚乙烯醇(PVA)是另一种低成本的合成聚合物,具有生物相容性。这种聚合物在药物输送方面有许多应用,也用于膜的制备、聚合物回收和食品包装。PVA在医学上已被用作人工胰腺的支架,以及血液透析、植入式医疗设备和药物输送系统。PVA和CS的组合已经显示出一些优势,如改善其生化特性和降解时间。

 

在这里,我们的目的是为牙髓再生过程中的环丙沙星和IDR-1002的药物递送制作一个合适的支架。最初,我们制作了不同的支架,包括PVA水凝胶、PVA树脂、胶原水凝胶和PVA、CS或PVA/CS纳米纤维。根据支架的降解特性,我们选择了PVA/CS纳米纤维来加入环丙沙星、IDR-1002或两者。此外,我们还表征了这些支架,并评估了它们在体外和体内的生物活性(图1)。我们的数据表明,设计一种多功能的纳米纤维支架用于牙髓再生手术。

 

用于牙髓再生程序的抗菌膜和免疫调节可吸收纳米纤维锉

Fig. 1. Schematic workflow of the sequence of experiments developed. Initially, different scaffolds such as PVA hydrogel, PVA resin, collagen hydrogel and nanofibers were produced. Based on their degradation, nanofibers were chosen to be incorporated with ciprofloxacin and IDR-1002. The anti-biofilm, biocompatibility and immunomodulation of nanofibers were evaluated in vitro. Furthermore, a 3D scaffold containing nanofibers and stem cells from apical papilla were inserted on the back of C57BL/6 mice. Parts of this figure were made with Biorender.com (2020).

 

2. 纳米纤维在介质环境中是稳定的支架

 

由于牙髓重建是一个复杂的过程,需要时间,在选择最合适的支架与环丙沙星和IDR-1002结合时,降解的速度被评估为一个关键因素。据观察,PVA水凝胶的降解速度(15分钟内)比其他支架快(图S3)。相反,用10%的CS制作的纳米纤维在培养基中表现出更高的稳定性,能够维持更长的时间(45天)(图S3)。当CS与PVA结合在纳米纤维中时,有一个中间/平衡的降解时间。因此,5%的PVA与5%的CS结合,导致纳米纤维在25天内降解,而7%的PVA/3%的CS纳米纤维在21天内降解(图S3)。根据它们的降解时间,后一种混合PVA/CS(7%/3%)的纳米纤维被选择用于加入环丙沙星和肽IDR-1002进行后续实验。这一决定是基于PVA/CS纳米纤维在牙髓组织重建的时间内有可能降解。

 

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Figure S3. Different scaffold degradation. Scaffolds were produced, such as PVA hydrogel (a), PVA resin (b), Collagen hydrogel (c) and PVA/CS nanofibers (d). (e) represents the reminiscent weight over time of PVA hydrogel, PVA resin, Collagen hydrogel, PVA nanofibers (10%, 12.5% and 20% wt), CS nanofibers (10% wt) and PVA/CS (5% of each PVA 3% and CS 3% wt). Analysis was performed up to 45 days.

 

3. 纳米纤维对浮游细菌的抗菌活性是由于环丙沙星的作用

 

含有不同环丙沙星或IDR-1002比例的PVA/CS纳米纤维对浮游金黄色葡萄球菌和粪肠球菌进行了测试。金黄色葡萄球菌与牙髓炎症有关,而粪肠球菌是在大多数牙髓感染中发现的一种持久性微生物。我们注意到,含有0.5%或1%重量的环丙沙星的纳米纤维对金黄色葡萄球菌和粪肠球菌具有杀菌活性(表1)。然而,测试的最低浓度的环丙沙星(0.25%)并不影响金黄色葡萄球菌的生长,对粪肠球菌只有杀菌作用(表1)。相反,仅含有IDR-1002的纳米纤维在培养24小时后不影响金黄色葡萄球菌或粪肠球菌的生长(表1)。在PVA/CS纳米纤维中同时加入环丙沙星(0.5%)和IDR-1002(0.5%)可以保持环丙沙星的杀菌活性(表1)。因此,IDR-1002的存在并没有干扰纳米纤维中每个分子0.5%浓度的环丙沙星的杀菌活性。因此,选择融入环丙沙星和IDR-1002 0.5%的纳米纤维进行以下实验。

 

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Table 1 Antimicrobial activity of PVA/CS nanofibers incorporated with different concentrations of ciprofloxacin, IDR-1002 or both against S. aureus (ATCCC 25923) and E. faecalis (ATCC 19433). The results were expressed according to the percent of inhibition. sd represents the standard deviation for 3 different biological triplicates and statistical significance are represented by ** (p < 0.01), *** (p < 0. 001) and **** (p < 0.0001) compared to the control groups (ampicillin 20 μg mL 1 represents 100% of inhibition and only bacteria 0% of inhibition).

 

4. 环丙沙星和IDR-1002合成的纳米纤维在其组成中显示了这两种分子。

 

根据选择加入0.5%环丙沙星、IDR-1002或两者的PVA/CS纳米纤维,通过扫描电子显微镜(SEM)确定其尺寸、密度和孔隙面积。纳米纤维的直径和其孔隙面积是可以影响其生物活性的重要参数。据观察,大多数对照的纳米纤维的直径在250到450纳米之间,孔隙面积在5到25μm2之间(图2a-c)。环丙沙星的加入并没有改变纳米纤维的结构(平均直径在250和450纳米之间,孔隙面积在5和25μm2之间)(图2d-f)。有趣的是,IDR-1002的存在改变了其直径,但没有改变其孔隙面积(图2g-i)。因此,含有IDR-1002或环丙沙星加IDR-1002的纳米纤维具有较小的直径(大部分在100和250纳米之间),但孔隙面积相似(在5和50 μm2之间)(图2j-l)

 

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Fig. 2. SEM micrographs of nanofibers (a–c), nanofibers containing ciprofloxacin (d–f), IDR-1002 (g–i) or both (j–l) showing nanofiber morphology and porous structure. Nanofiber diameter size and nanofiber porous size distribution were calculated using Image J software 3.0. Scale bar 20 μm.

 

5. IDR-1002存在时间评估

 

纳米纤维在21天后普遍降解,并表现出类似的肿胀情况(图S6a-b)。相比之下,对照组的纳米纤维在14天后表现出相当大的肿胀率(P < 0.0001)(重量为6.2 mg,肿胀率为581.25%)(图S6a-b)。在24小时内,与所有其他纳米纤维相比,包含环丙沙星和IDR- 1002的纳米纤维呈现出更高的肿胀率(P < 0.0001),平均重量为1.96毫克,百分比为184.3%(图S6a-b)。在第十四天,与所有组相比,这些纤维显示出膨胀减少(P < 0.0001),平均重量为0.6 mg,膨胀率为65.6%(图S6a-b)。关于降解,随着时间的推移,所有组之间没有明显差异(图S6c-d)。在实验的第21天,观察到纳米纤维的完全降解(图S6c-d)。膨胀是与生物材料相互作用和吸收液体的能力有关的一个重要因素。在牙髓血管再生过程中,这种特性可能是有利的,因为它可以有利于控制出血,并创造一个支持性的微环境来吸收细胞和生长因子。然而,高肿胀可能会对牙本质壁产生内部压力。

 

关于环丙沙星和IDR-1002的释放情况,实验在水中和PBS中都进行了。在牙髓重塑过程中,抗菌剂分子的释放对于确保无菌环境是至关重要的。因此,我们的结果显示,在水中的释放更快(图S7)。此外,纳米纤维在水中迅速降解,这也解释了它们在这种溶剂中的释放比在PBS中更快(图S7)。从这个意义上说,在水中1天后,99.3%的环丙沙星(CIP)从CIP-纳米纤维中释放出来(图S7a),在PBS中(图S7b),3天后,84.7%。关于IDR-1002,在水中1天后,38.4%的这种生物分子从IDR-纳米纤维中释放出来(图S7c)。相比之下,21天后只有0.5%的这种肽从PBS中的IDR-纳米纤维中释放出来(图S7d)。这也表明,当纤维被降解时,IDR-1002仍然留在表面上。含有两种分子的纳米纤维的释放情况似乎与含有单个分子的纳米纤维一样。因此,对于CIP-IDR-纳米纤维,两种分子在水中迅速释放(79.5%的环丙沙星和40.2%的IDR-1002)(图S7e)。在PBS中,83.7%的环丙沙星在2天内被释放,而IDR-1002仍然与纳米纤维结构相关,甚至在21天后(0.8%的释放)(图S7f)。这些结果证实,对浮游细胞的抗菌活性与环丙沙星有关,因为尽管肽存在于纳米纤维表面,但它没有释放出来与水介质中的细菌相互作用。 可能与支架内氢键特性和微观结构的变化有关。相反,壳聚糖允许AMPs的缓慢和线性释放,这可能解释了从PVA/CS纳米纤维释放IDR-1002的低速率。

 

用于牙髓再生程序的抗菌膜和免疫调节可吸收纳米纤维锉

Figure S7. Ciprofloxacin and IDR-1002 release profile. Graphics represent the release percentage in water (a, c, and e) or PBS (b, d, and f) through high-performance liquid chromatography (C18 column, injection rate of 0.6 mL.min-1) up to 21 days. Ciprofloxacin (a,b,e, and f) and IDR-1002 (c,d, e, and f) concentrations were determined based on a standard curve (10-500 µg).

 

6. 纳米纤维的抗生物膜活性是由于环丙沙星和IDR-1002的作用。

 

金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)和粪肠球菌(VP3-181)。生物膜是牙髓治疗的一个重大挑战,因为其中包含的微生物可以引发促炎症过程,并损害松散结缔组织的形成。在进行抗生物膜活性实验之前,确定了金黄色葡萄球菌和粪肠球菌的支架抑制区。羟基磷灰石盘被用来模仿牙本质壁,而牙本质壁是根管系统中生物膜形成的主要目标。因此,观察到在培养24小时后,IDR-纳米纤维(减少72%)(p < 0.01)和CIP-IDR-纳米纤维(减少75%)(p < 0.01)能够显著减少金黄色葡萄球菌生物膜的代谢细胞(图3a)。相反,对于粪肠球菌生物膜,只有含有环丙沙星和IDR-1002的纳米纤维能够减少这种生物膜(减少80%)(P < 0.05,P < 0.01,图3b)。尽管IDR-1002从PVA/CS纳米纤维中释放得很少,但它具有抗生物膜和/或抗菌活性,可能是由于直接接触。此外,我们以前证明,IDR-1002与环丙沙星的结合提高了其抗菌潜力。

 

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Fig. 3. Anti-biofilm activity of PVA/CS nanofibers incorporated with ciprofloxacin (CIP-nano), IDR-1002 (IDR-nano) or both (CIP-IDR-nano), against S. aureus (ATCC 25923) (a) and E. faecalis (ATCC 19433) (b) after 24 h of incubation. Bars represent the absorbance averages in 500 nm of the TTC stain. Statistical differences were represented by * p < 0.05 and **p < 0.01, after one-way ANOVA post Bonferroni test. Parts of this figure were made with Biorender.com (2020).

 

评估了纳米纤维对多物种人类口腔生物膜的影响。人类口腔生物膜由数百种微生物组成,包括革兰氏阳性和阴性细菌,以及真菌。为了模拟体外的口腔生物膜,我们使用了人类志愿者唾液中的微生物,并在厌氧条件下,在羟基磷灰石盘上预制了多种类的生物膜,这种实验模型更接近于根管系统的临床情况。通过共聚焦显微镜分析的结果也可以更好地评估形成和杀死的生物膜结构(图4a-k)。因此,由于壳聚糖的抗菌特性,对照组纳米纤维显示出温和的抗生物膜活性(减少18%)(P < 0.01,图4c,h)。CIP-纳米纤维(减少60%)(p < 0.001)(图4d和i)和IDR-纳米纤维(减少60%)(p < 0.001)(图4e和j)都能显著根除口腔生物膜。此外,含有环丙沙星和IDR-1002的纳米纤维根除了78%(p < 0.001)的口腔生物膜,使它们成为最有效的生物材料(图4f和k)。

 

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Fig. 4. Anti-biofilm activity of PVA/CS nanofibers incorporated with ciprofloxacin (CIP-nano), IDR-1002 (IDR-nano) or both (CIP-IDR-nano) against human multispecies oral biofilm. Live cells were stained with SYTO 9 (green signal), and dead cells were stained with propidium iodide (red signal). (a) represents the percentage of live cells treated with nanofibers. (b–f) represents confocal microscopy images (100 µm) after 24 h of incubation while (g–k) represents 3D biofilm constructions using Imaris 7.2. Statistical differences were represented by #p < 0.0001 (compared to the untreated group), *p < 0.0001 (compared to the nanofiber group) and $p < 0.0001 (compared to the CIP-nano and IDR-nano groups) after one-way ANOVA post Bonferroni test. Parts of this figure were made with Biorender. com (2020).

 

7. 纳米纤维具有生物相容性并具有免疫调节作用 

 

牙髓再生程序的理想生物材料应该在必要的抗菌活性和对人体细胞缺乏毒性之间呈现出一种平衡。在这方面,有几种细胞参与牙髓再生过程和新组织的形成,包括来自根尖乳头的细胞、成纤维细胞、免疫细胞和红血球。直接接触所开发的纳米纤维对这些细胞的细胞毒性潜力被确定。为了进行这些分析,用代谢染料MTT对人类成纤维细胞和人类根尖乳头培养物的细胞进行了细胞活力测定(图5a)。据观察,在24小时的培养后,没有任何一种纳米纤维明显降低细胞活力(图5b-c)。为了确定纳米纤维对PBMCs的细胞毒性,评估了LDH的释放。结果显示,所有的纳米纤维都没有毒性(图5d)。此外,纳米纤维没有显示出对人类红血球的任何溶血潜力(图5e)。这些支架的一个关键方面是,我们纳入了较低的浓度,使其更适合于不同的细胞。虽然细胞活力和毒性是决定生物材料生物相容性的关键方面,但其他功能,如它们对免疫系统的影响,是选择临床使用的最佳生物材料的关键因素。关于免疫调节的发现,生物材料与免疫系统的相互作用可以成为组织工程的绝佳武器。即使在使用抗菌物质后,根管系统中持续存在的微生物的抗原残余可以刺激细胞因子和介质的产生,调节干细胞分化在特异性组织中的作用,即促炎性细胞因子往往不鼓励形成牙髓样组织。因此,我们通过用LPS(代表革兰氏阴性细菌)或LTA(模仿革兰氏阳性细菌)刺激PBMCs来模拟体外感染系统。据观察,在没有LPS和LTA刺激的情况下,只有CIP-IDR-纳米纤维不刺激促炎症细胞因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)(P < 0.05,P < 0.01,图6a-c)。此外,CIP-IDR-纳米纤维明显(p < 0.05或p < 0.01)抑制了LPS + LTA诱导的促炎症细胞因子(IL-1β和TNF-α几乎完全被抑制,IL-6被抑制64%)(图6a-c)。有趣的是,IDR-纳米纤维或CIP-IDR-纳米纤维只在LPS + LTA存在的情况下才会上调抗炎细胞因子IL-10(P < 0.01,图6d)。对照纳米纤维、IDR-纳米纤维和CIP-IDR-纳米纤维都在LPS + LTA存在的情况下上调了抗炎的TGF-β(p < 0.05, p < 0.01, 图6e)。总的来说,这些数据表明,CIP-IDR-纳米纤维具有免疫调节活性,可以有利于组织的形成,尤其是在LPS + LTA存在的情况下,可以下调促炎症细胞因子(IL-1β、IL-6和TNF-α),上调抗炎症细胞因子(IL-10和TGF-β)(图6f)。众所周知,壳聚糖可以调节免疫系统,这可能解释了自由环丙沙星和IDR-1002与纳米纤维相关的不同情况。

 

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Fig. 6. Immunomodulatory activity of nanofibers. PBMCs were stimulated with nanofiber in the presence or absence of LPS and LTA. IL-1β (a), IL-6 (b), TNF-α (c), IL- 10 (d), and TGF-β (e) production was measured after 24 h of incubation by ELISA. Bars represent the average cytokine production in pg.mL-1 Statistical differences were represented by * p < 0.05, **p < 0.01, and ***p < 0.001 after one-way ANOVA post Bonferroni test. In (f) the heatmap is a summary of the general immunomodulatory activity of nanofibers (nano), nanofibers with CIP (CIP-nano), IDR-1002 (IDR-nano) or both (CIP-IDR-nano). Red areas illustrate higher cytokine production in pg.mL-1.

 

7. 纳米纤维在体外与SCAPs发生物理作用并刺激了疏松结缔组织在体内的形成

 

三维细胞模型使体外研究更接近于临床现实。为此,纳米纤维被塑造成适应根管的形状,并与来自根尖乳头的干细胞(SCAPs)和明胶(反映血液凝固过程中的纤维蛋白形成)进行体外培养(图7a-d)。在这个实验中,使用SEM评估了对照组和CIP-IDR-纳米纤维的物理接触情况。据观察,在对照组纳米纤维(7e-f)和CIP-IDR-纳米纤维(图7g-h)中,SCAPs可以粘附在纳米纤维表面。据观察,SCAPs的细胞延伸拥抱了纳米纤维,创造了一个有利的复合体,在其上形成新的牙髓组织(图7e-h)。

 

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Fig. 7. Nanofiber interaction with SCAPs through SEM. Nanofibers were cut, 3D modeled and cultivated in vitro to interact for three days with SCAPs (a–d). These constructs involving SCAPs and nanofibers (e–f), or SCAPs and nanofibers containing ciprofloxacin and IDR-1002 (g–h) are shown with different length (5–200 µm).

 

3个月后进行了体内测试。空的片段和只含细胞的片段被用作对照(图8a-d)。我们观察到,支架的存在对组织的形成至关重要。只含有SCAPs的培养物在根部片段内没有形成结缔组织(图8e-h)。相反,所有含有对照纳米纤维、CIP-纳米纤维、IDR-纳米纤维和CIP-IDR-纳米纤维的组在片段内呈现出较高的新结缔组织形成(图8i-y)(p < 0.01)(p < 0.05)。对照组纳米纤维同时刺激了纤维组织和组织化组织以及松散结缔组织(图8y)。关于IDR-纳米纤维(图8q-t)和CIP-IDR-纳米纤维(图8u-x),都刺激了松散结缔组织(图8y)。这些支架能够刺激富含血管的组织的形成。此外,含有纳米纤维的组,特别是IDR-1002与空组(p < 0.01)和只有细胞组(p < 0.01)相比,呈现出较低的细胞炎症数量(图8z),这证实了它们在体外发现的免疫调节潜力。尽管用IDR-1002发现了这些有利的结果,但没有证据表明这种HDP对SCAPs和牙髓血管再造/再生的作用。这种肽可能通过免疫系统促进新组织的形成[63]。使用宿主防御肽进行牙髓再生是一个很有前途的领域,应该加以探索。以前曾测试过宿主防御肽LL-37对SCAPs的再生潜力。这种cathelicidin能够诱导细胞迁移和来自根尖乳头的干细胞的odonto/osteogenic分化,可能是通过Akt/Wnt/β-catenin信号传导途径。

 

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Fig. 8. Hematoxylin and eosin (HE) staining images of the pulp-like tissue formed inside teeth fragments implanted in mice after 3 months. (a–d) represents empty teeth, (e–h) only SCAPs cells, (i–l) nanofibers, (m–p) nanofibers containing ciprofloxacin, (q–t) nanofibers containing IDR-1002, and (u–x) nanofibers containing ciprofloxacin and IDR-1002. Images were processed and organized in four different scales: 10 µm (8a, 8e, 8i, 8 m, 8q, 8u), 20 µm (8b, 8f, 8j, 8n, 8r, 8v), 40 µm (8c, 8g, 8k, 8◦, 8s, 8w) and 60 µm (8d, 8h, 8l, 8p, 8t, 8×). 8y represents the percentage of neotissue area formed with the different treatments (empty, cells, nanofibers, CIP-nanofibers, IDR-nanofibers or CIP-IDR-nanofibers). 8z represents the average of inflammatory infiltrate cells after 90 days of treatment with cells, nanofibers, CIP-nanofibers, IDR-nanofibers or CIP-IDR-nanofibers. Statistical differences are represented by * (p < 0.05), ** (p < 0.01), and *** (p < 0.001), after one-way Anova post Bonferroni test.

 

8. 结论

 

综上所述,该课题组提出了用于牙髓再生过程的不同支架,并选择了纳米纤维作为这一过程中最合适的支架,选择了在21天内降解的支架。此外,我们将环丙沙星(0.5%)和IDR-1002(0.5%)纳入CS/PVA纳米纤维。这些纳米纤维对粪肠球菌和金黄色葡萄球菌的浮游体和生物膜都很有效。这些支架对口腔生物膜也很有希望。在再生过程中,所开发的支架对牙髓空间中的大多数细胞都是无毒的。此外,它们对不同的人类细胞没有表现出任何程度的细胞毒性。作为一种多功能的生物材料,CIP-IDR-纳米纤维呈现出一种有趣的抗炎特性。在体外三维细胞模型中培养时,它们允许来自根尖乳头的干细胞强烈地粘附在其表面。体内数据显示,所有与IDR-1002结合的纳米纤维都刺激了牙齿碎片内的牙髓状组织,并显示出非常低的炎症浸润。智能抗生物膜和免疫调节纳米材料的开发是一个重要的进展,它将不同的知识领域联系起来,有利于人类健康。此外,这些结果有助于使HDPs更接近于工业应用,设计新的药物输送平台。因此,这种多功能的纳米纤维填充物原型可能有助于牙髓病的再生过程,在口腔内保留更多的牙齿元素,提高牙髓病患者的口腔健康质量。

 

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来源:BioactMater生物活性材料