龋病被世界卫生组织认定为全世界最常见的非传染性疾病,其病因为长期黏附在牙齿表面的细菌生物膜,代谢产生有机酸导致局部低pH(pH < 5.5)环境,进而造成牙体硬组织无机物脱矿以及有机物分解。目前的治疗中,如何具体识别酸性部位、精准干预、逆转易龋环境,同时修复牙体缺损仍然是一个挑战。
作为井冈山大学和南昌大学的联合学术成果,2023年6月29日,井冈山大学副校长、南昌大学博导廖岚教授团队联合南昌大学王小磊教授团队,在1区TOP期刊Bioactive Materials(IF 18.9)就以上问题,在线发表了题为“Multifunctional magnesium organic framework-based photothermal and pH dual-responsive mouthguard for caries prevention and tooth self-healing promotion.”的文章,将“pH+光热”响应体系应用于龋病预防及治疗,设计了一种“内外兼修,双管齐下”并且操作方便的新型泡沫护齿器MPC-CB。
众所周知,在龋齿细菌生物膜低pH条件下,MPC多面体结构坍塌,释放的Mg2+、Ca2+、PDA,抑制牙釉质、牙本质脱矿,并且能促进其再矿化,恢复脱矿牙面的微观结构和机械性能。同时,抗菌活性分子没食子酸快速释放,协同NIR无创调控的光热效应后可达到双效抗菌。以椰油酰胺丙基甜菜碱(CB)泡沫负载以增强其使用的便捷性,这种智能多重响应性材料为易龋人群提供了一种无创防龋和促进缺损部位再矿化的应用方案。

首先,团队通过水热法以没食子酸为有机框架合成了Mg-MOF,并通过自然沉积包裹PDA,在其表面仿生再矿化CaP,构建MPC纳米粒子,并证实其有良好的光热转换效率和光热稳定性。接下来,通过电镜观察了MPC在低pH溶液中的形貌,并验证了Ca2+和没食子酸的低pH响应性释放。除此之外,MPC还能抑制致龋菌的生长并调节由致龋菌导致的低pH环境。通过电镜观察牙釉质牙本质形貌,可见MPC能够促进牙釉质再矿化和牙本质小管堵塞,并能抑制牙釉质和牙本质在低pH条件下的矿物质分解。除此之外,MPC还能恢复牙齿的机械性能。

井冈山大学廖岚教授和南昌大学王小磊教授为共同通讯作者联合发表,第一作者为廖岚教授硕士研究生李群。该工作获得南昌大学、南昌大学附属口腔医院、井冈山大学医学部和井冈山大学附属医院临床医学研究中心的大力支持,同时该工作还受到国家自然科学基金委和江西省科技厅等项目的资助。