Adv Sci：四川大学刘江等团队通过核苷基水凝胶平台协同光热效应，增强牙周炎生物膜的消除效果

牙周炎被世界卫生组织认定为三大主要口腔疾病之一，是全球第六大常见的慢性疾病。这不仅严重影响患者的咀嚼、说话和保持美观的能力，还与多种全身性疾病密切相关。牙周炎主要由细菌和其他致病微生物附着在牙齿表面，形成牙菌斑生物膜。

生物膜的主要成分是细菌分泌的细胞外聚合物（EPS）。EPS基质不仅能屏蔽嵌入的细菌，促进促炎毒素的释放，还能促进细菌进一步的附着。最终，这些感染源会持续存在，导致牙周组织反复感染。

由于手术治疗具有侵入性，容易引发感染，且无法提前保证治疗效果，非手术治疗成为管理牙周炎的主要策略。但由于生物膜具有防护性与黏附性，常规龈上洁治和龈下刮治往往难以彻底清除牙菌斑生物膜。由此可见，现有牙周炎治疗手段虽能在一定程度上控制炎症、缓解症状，但仍面临牙菌斑生物膜难以彻底清除、疾病复发率高、细菌耐药性等诸多挑战。因此，亟需研发能够有效清除生物膜、控制感染并减轻炎症的新型治疗方案或抗菌制剂。

光热疗法（PTT）是一种基于光的治疗方法，利用光激活光热剂，将光能转化为热量。这一过程可以破坏生物膜的结构。然而，由于有效抗菌治疗需要高温，过高温度可能导致组织损伤，限制了PTT在抗菌应用中的疗效。银离子（Ag+）是经典的抗菌剂，具有多项优势，然而，使用传统溶液或简单的物理封装会导致初始爆释，活性成分流失，此外，高浓度的Ag+释放可能表现出细胞毒性。

核苷是DNA/RNA的基本成分，具有优异的生物相容性和生物降解性。核苷分子结构中存在独特的氢键供体和受体位点，这使其不仅能与银离子发生相互作用，还能自组装形成超分子水凝胶。这类超分子水凝胶可实现银离子的可控释放，提升其生物相容性，同时还能作为光热试剂的载体。借助光热效应破坏生物膜结构，可协同促进银离子渗透，发挥抗菌作用，从而实现光热疗法与化学抗菌疗法的协同治疗，为牙周炎治疗提供新路径。

ZBAg@FNP水凝胶对牙周炎的协同抗生物膜效应机制示意图（摘自Advanced Science）

本研究通过合理设计供体 - 受体组合，研发出两种具有近红外光吸收特性的有机小分子光热试剂（BF和 BCl）。分别采用泊洛沙姆F127 对BF 和BCl 进行包封，制备得到光热纳米颗粒（FNP和ClNP），其中FNP 的光热转换效率（PCE）高于ClNP。研究发现，2 - 氨基腺苷（Z）作为一种带有双氨基和多个氢键基序的核苷类似物，可通过银离子稳定的碱基配对作用与动态硼酸酯键，自组装形成超分子水凝胶（ZBAg）。

将FNP 包封于 ZBAg 水凝胶中，制备得到ZBAg@FNP 水凝胶，该水凝胶具备良好的力学性能、光热效应与生物相容性。研究结果表明，ZBAg@FNP 水凝胶可通过FNP 产生的光热效应，破坏多糖、蛋白质、细胞外脱氧核糖核酸等主要细胞外聚合物成分，进而瓦解生物膜结构，促进银离子扩散渗透至生物膜内部。该水凝胶对牙龈卟啉单胞菌、变形链球菌等口腔致病菌表现出强效抗菌活性与生物膜清除效果。

在牙周炎大鼠模型中，ZBAg@FNP水凝胶可通过降低促炎细胞因子水平、提高抗炎细胞因子水平，有效抑制炎症反应，同时还能促进牙槽骨再生与组织修复，是一种极具潜力的牙周炎生物膜清除材料。