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全层口腔粘膜缺损伴随大量失血和频繁感染，而传统疗法由于需要额外的止血和抗炎措施而难以快速有效地治疗黏膜缺损及其伴随的问题。粘性水凝胶作为一种很有前景的候选者，在潮湿及多运动的口腔环境中实现长久黏附、闭合伤口仍是一个巨大的挑战。
近日，四川大学华西口腔医（学）院、口腔疾病研究国家重点实验室的王剑教授、陈俊宇副教授团队在ACS Applied Materials& Interfaces杂志上发表了题为“Low-Swelling Adhesive Hydrogel with Rapid Hemostasis and Potent Anti-Inflammatory Capability for Full-Thickness Oral Mucosal Defect Repair”的研究论文，华西口腔医学院硕士研究生朱俊瑾为论文第一作者。该研究采用双交联策略和安全便捷的制作方法，基于甲基丙烯酰化明胶（GelMA）、单宁酸（TA）、纳米黏土（nanoclay），开发了一种具有快速止血和强效抗炎能力的低溶胀粘性水凝胶（GNT）（图1）。GNT在体内外展现出良好的自愈性、出色的伸展性和粘接性，在颊黏膜和舌黏膜上耐受外部拉力而不脱落，黏附时长可超过10小时。同时，体内外实验证明其出色的止血和抗菌抗炎能力，在动物口腔黏膜全层缺损模型中加速了缺损部位的黏膜愈合。更重要的是，当应用于兔口腔黏膜缺损模型中，GNT的治疗效果优于商用口腔组织修复膜。该研究为口腔粘膜缺损治疗提供了很有前景的治疗策略。首先制备甲基丙烯酸酯接枝度为60%的GelMA，基于GelMA的光固化交联特性，混合的GelMA-纳米粘土（GN）溶液在暴露于紫外光后转变成了凝胶（图2）。然后，将GN水凝胶置于不同浓度的TA溶液中，分别命名为GNT-L、GNT-M和GNT-H。元素分布图证实了纳米粘土在GN和GNT水凝胶中的均匀分布。FTIR、XRD以及ζ电位分析揭示了GelMA、纳米粘土和TA之间存在的非共价键相互作用。进一步的分子动力学模拟分析表明，GNT水凝胶间存在强大的氢键作用，这使得GNT水凝胶的溶胀性明显下降（约为GelMA组的八分之一），且降解性也明显减缓，显示出其在潮湿口腔环境中有吸引力的应用前景。GNT水凝胶中纳米粘土和TA的加入从耗散机制上改善了GNT的拉伸强度和伸展性，搭接剪切试验表明TA是提高GNT水凝胶粘接性的主要原因。GNT-M和GNT-H贴片的粘接强度大约是GelMA的5倍，并明显大于商业密封剂，如纤维蛋白胶（仅约4kPa）（图3）。另外，自愈性评估表明GNT水凝胶在环境条件下具有良好的自愈特性，无需添加愈合剂或外部刺激。之后，GNT-M被用于进一步的口内粘附实验，GelMA作为对照组（图3）。很明显，GelMA在潮湿的口腔环境中容易变形和降解，而GNT-M贴膜粘附在口腔颊粘膜（视频1）或舌粘膜（视频2）上，经受住了外力拉扯而没有脱落，显示出其优越的伸展性、韧性和粘附性。
图3 水凝胶口外拉伸粘接测试、自愈性、口内粘接性测试体内外安全性能评估后，将GNT水凝胶进行体外抗菌及体内外止血性能评价。在以金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）为代表的水凝胶抗菌性能评估中，菌落计数实验、活/死细菌染色实验以及SEM观察等实验表明，TA是GNT水凝胶抗菌的关键成分，TA能引起细菌变形和膜融合，从而杀死细菌（图4）。在大鼠肝出血模型中，GNT组的失血量明显低于对照组（图5）。特别是，GNT-M和GNT-H组表现出比纱布组更少的失血量，止血时间不到纱布组的60%，表明GNT水凝胶具有快速有效的止血作用，有望应用于严重出血的全层口腔黏膜缺损。根据对水凝胶特性的综合评估，GNT-M被用于治疗口腔全层粘膜缺损。在SD大鼠硬腭粘膜缺损模型中，GNT-M贴片覆盖的右侧缺损显示出加速的伤口愈合。组织学检查证实，GNT-M组的伤口闭合和重新上皮化发生得更快（图6）。过度和持续的炎症会导致无法控制的组织损伤和延迟的伤口愈合。两组的初始炎症和随后的组织再生情况显示，GNT-M组表现出较低的CD68（+）和更高的α-SMA表达，且具有更显著的层粘连蛋白表达，这些结果表明，GNT-M可以有效地减弱炎症水平，改善血管生成，从而促进组织修复。进一步的转录组分析表明，在第1天，GNT-M组中显著下调与免疫炎症相关的生物过程（图7）。KEGG分析得出，下调通路中的TNF和IL-17信号通路表现出最明显的富集因子和富集水平。更深入的GSEA分析可知，与对照组相比，GNT-M减少了细菌的攻击，降低了炎症反应，并且，GNT-M组中上调的基因组与角质化、发育诱导和中胚层细胞命运有关，直接促进了组织再生和修复。而与商业口腔组织修复膜的进一步对比实验表明，GNT-M水凝胶贴片比商业膜更能促进组织修复和伤口愈合（图8）。H&E结果显示，随着愈合的进展，GNT-M组的伤口缺损变得更小，到第7天形成了上皮层。图6 GNT水凝胶对大鼠全层硬腭粘膜缺损的治疗作用本研究采用双交联的策略及绿色安全的材料试剂，成功地开发了一种低溶胀的粘性水凝胶。基于GNT提供的丰富氢键作用，GNT水凝胶可以牢固粘附在潮湿和动态的口腔环境中。其充分的止血效果和良好的抗炎特性，增强了伤口愈合。此外，与传统的口腔修复膜相比，GNT水凝胶加速了兔全层口腔粘膜缺损的愈合。因此，GNT贴片有望作为一种新的替代疗法，用于治疗口腔粘膜缺损。声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
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