附属口腔医院江飞团队发表含锶压电生物膜促进牙本质组织再生的研究成果

发布者:校网新闻管理员发布时间:2024-02-22浏览次数:12

219日,附属口腔医院江飞副教授团队与南京理工大学袁国亮教授团队、上海交通大学蒋欣泉教授团队合作,构建压电膜材料诱导牙本质再生。该研究成果以《含锶压电生物膜促进牙本质组织再生》(Strontium-Containing Piezoelectric Biofilm Promotes Dentin Tissue Regeneration)为题发表在《先进材料》(Advanced Materials)期刊上。

牙本质和牙髓组织构成牙本质-牙髓复合体,维持牙齿的生理状态。龋齿、牙折或牙体组织酸腐蚀会损伤牙本质组织。牙体组织缺损会引起咀嚼功能障碍、牙髓组织炎症,使牙齿对刺激具有高度敏感性,甚至是牙齿出现剧烈疼痛。目前,针对大面积牙体组织缺损、牙髓炎,通常采用根管治疗、冠修复等治疗方法,但这种非生物性治疗策略,不能恢复牙齿的正常新陈代谢,而易产生新的并发症。因此,理想的治疗策略应是利用牙本质-牙髓复合体的功能再生牙本质组织。

目前,口腔临床通常采用直接或间接盖髓保护牙髓组织的活力。用于盖髓 的富含钙元素生物活性制剂会不断释放矿物质,会导致牙髓钙化,缺乏定向诱导牙本质组织再生功能。因此,尝试制备更适合盖髓且诱导牙本质再生的新型生物材料。

生理电场在组织损伤愈合中起着重要作用。压电膜材料的压电效应可以构建局部微电环境,电场作用下可定向募集促进再生的干细胞并诱导其分化。因此,这样的压电效应可能是诱导牙本质再生的理想选择。当压电薄膜覆盖在牙髓或牙本质上时,由于咀嚼力或位移变化,会使薄膜变形,产生表面电势,募集牙髓干细胞(dental pulp stem cells, DPSCs)并促进其分化,分泌矿化基质。同时,锶作为一种可以诱导DPSCs分化为成牙本质细胞的微量元素,也可以进一步优化压电膜材料的生物学功能。在本研究中,研究者们制备了一种含锶压电薄膜,在冠部牙本质缺损处构建微电环境。压电生物膜提供表面电势并释放锶离子,募集并诱导DPSCs向牙本质分化,促进内源性牙本质组织再生。

压电生物膜的性质

a)XRD衍射图。b)薄膜的拉伸强度和弹性模量。c) d33d) SP样品的能谱图。e) SP膜在水中振动和静止状态下的Sr2+浓度。f)牙本质-牙髓复合体再生示意图。

 

压电生物膜的电学效应

咬合时牙受力示意图; b,c) 压电膜在不同咬合力作用下,膜表面开路电压(VOC);d) DPSCs在不同咬合力作用的膜表面开路电压条件下的Runx2DSPPDMP-1 mRNA表达;e) 说话时牙产生位移示意图; b,c) 压电膜在不同位移频率作用下,膜表面开路电压(VOC);d) DPSCs在不同位移频率作用的膜表面开路电压条件下的Runx2DSPPDMP-1 mRNA表达。

 

压电薄膜在体内诱导牙本质组织再生

异位牙本质组织再生示意图。b) 压电膜皮下移植后3个月牙本质组织μ-CT图像。c)组织学染色。d, e)组织学和DMP-1免疫荧光染色。f, g)组织学和SMA免疫组织化学染色。h)牙本质组织原位再生示意图。i, j)两组在3个月时间点的X线图像和Van Gieson染色。k, l)压电膜诱导新生牙本质组织面积统计分析。

全文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202313419

(素材来源/附属口腔医院)

 

 


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