四川大学李建树教授/丁春梅副教授《CM》：用于龋齿预防的口腔环境自适应抗菌多肽-聚合物缀合物

健康口腔中的微生物菌群具有平衡的生物多样性，一旦口腔菌群失衡就会导致口腔pH值的变化引发细菌相关口腔疾病。口腔黏膜和舌表面由于快速的上皮组织更新代谢其表面微生物很容易被清除。相比之下，如牙齿、假牙和种植体等表面缺乏代谢脱落功能，附着在牙齿表面的微生物团、唾液和食物残渣，即牙菌斑很难清除，特别是在缺乏自我清洁功能的区域容易形成生物膜，这可能会引发龋齿、牙周炎等牙科疾病甚至全身性疾病。然而，单独使用PEG、两性离子等亲水性材料和抗菌剂都不能有效的抑制生物膜的形成；一方面是因为亲水性材料表面的防污作用会随着时间的推移而失效；另一方面是由于大多数杀菌表面会随着死细菌的累积覆盖生物杀灭官能团，使其丧失抗菌功能。因此，研究者们通过制备兼具抗菌防污功能的表面，在杀死细菌的同时抑制细菌、蛋白等分子的非特异性粘附，从而长效抑制生物膜的形成。然而，由于口腔唾液稀释流动和酶的存在，大多数的锚定物和抗菌剂在口腔滞留和作用时间短而无法达到理想的抗菌作用；另一方面，几乎所有的抗菌剂缺乏选择性抗菌能力，这会直接影响口腔微生物菌群的平衡多样，也会诱导产生耐药菌群和副反应。因此，设计制备一种能抵抗口腔复杂生理环境且随环境变化的自适应抗菌材料，在杀死有害菌群的同时减少对有益菌群的损害，对于维护口腔健康具有很大的研究意义。

近日，四川大学李建树教授、丁春梅副教授团队受口腔黏膜自更新防污功能的启发，基于富酪蛋白N端六肽模拟肽（DDDEEK）、阳离子抗菌短肽（RWRWRW）和聚乙二醇（PEG）合成了一种兼具靶向、自适应抗菌、防污于一体的多肽-聚合物缀合物DDDEEKRWRWRWC-PEG（DRWP）。该多肽-聚合物缀合物会随着口腔pH变化具有自适应抗菌和抗生物膜性能，在杀灭有害菌群的同时减弱对有益菌群的损害，有利于维护口腔菌群的平衡多样性。最重要的是，DRWP可以通过静电作用选择性地锚定在牙齿表面，形成杀菌防污涂层。这种保护涂层不仅能抵抗口腔唾液稀释和酶分解，还能有效抑制口腔细菌、蛋白的等非特异性吸附和定植，从而抑制生物膜的形成。此外，DRWP在体内、外都具有良好的生物相容性，不会引起溶血和脏腑的生理病变，在体内能有效预防龋齿的形成和发展，有望用作漱口水来维护日常口腔健康。

图1. 自适应抗菌多肽-聚合物缀合物DRWP的作用机理示意图。

图2. DRWP的合成与表征。

图3. 不同pH条件下DRWP的抑菌活性和抗生物膜性能。

图4. DRWP在不同pH条件下的自适应抗菌机理。

图5. DRWP的饱和吸附度及靶向能力测定。

图6. DRWP涂层抗蛋白粘附性能。

图7. DRWP涂层表面抗菌性能。

图8. DRWP的SD大鼠体内抑龋性能。

论文以“Oral environment-adaptive peptide-polymer conjugate for caries prevention with targeting, antibacterial and antifouling abilities”为题发表在在《Chemistry of Materials》上，第一作者为四川大学高分子学院2020级辛强伟博士，四川大学李建树教授和丁春梅副教授为该论文的共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金，高分子材料工程国家重点实验室等项目的支持。

李建树教授团队多年来致力于硬组织医用高分子材料的开发，通过增加高分子与硬组织表面的结合性能来提高材料在表面的滞留能力（Biomaterials, 2013, 34, 5036; Chem. Mater., 2017, 29, 5663；Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 180273; Chem. Eng. J., 2021, 415, 128955；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023, 2023, 15, 41403），从而改善其治疗效果。

详情可见课题组网站：

http://www.jianshu-scugroup.com/

原文连接：

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c03027

来源：高分子科学前沿

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