NIR-Activated Antibacterial Hydrogel against E. faecalis for Enhanced Root Canal Disinfection
本研究提出了一种含有聚多巴胺纳米颗粒的近红外（NIR）激活型QDP水凝胶，该水凝胶通过光热疗法有效消除根管内的粪肠球菌（*E. faecalis*）生物膜，同时保持细胞相容性，并具有良好的可注射性和可移除性，从而增强牙髓消毒效果。
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在人类口腔内部，每一颗牙齿的中心都分布着一个由微小通道组成的复杂网络。当龋坏或损伤触及这些通道时，细菌可能会在牙齿深处扎根，导致一种被称为根尖周炎的剧烈疼痛感染。标准的治疗方法包括清理这些通道，但由于解剖结构往往不规则，存在难以用标准工具触及的隐藏侧支和微观隧道。即使在清理之后，顽强的细菌仍会形成被称为生物膜（biofilms）的保护性群落，紧贴在管壁上，导致治疗失败。几十年来，牙医一直依赖氢氧化钙等药物来杀死剩余的病菌，但这些物质往往难以渗透进根管复杂的结构深处，也难以瓦解坚韧的细菌菌落。挑战在于寻找一种能够流动到每一个角落、粘附在管壁上，并在不伤害牙根周围健康组织的情况下主动消灭细菌的治疗方法。
南京大学的研究人员通过开发一种可以注入牙齿并由光激活的特种凝胶，为这一问题提出了新方案。这种在他们最近的研究中描述的新材料是一种水凝胶——一种由改性天然聚合物制成的柔软、水基物质，它既能像液体一样流动，进入根管后又能固化成凝胶。科学家们将两种主要成分混合在一起：一种是改性的壳聚糖（一种源自甲壳类动物、具有天然抗菌能力的物质），另一种是氧化葡聚糖（一种有助于混合物保持形状的糖类材料）。在混合物中，他们还加入了由聚多巴胺（polydopamine）制成的微小纳米颗粒，这种材料具有吸收近红外光并将其转化为热量的独特能力。其结果是，这种凝胶可以被注入根管，完美契合不规则的空间形状，并在暴露于特定类型的激光时，产生足以杀死细菌的适度升温。
研究团队针对一种在根管治疗失败案例中常见的顽固细菌——粪肠球菌（Enterococcus faecalis）进行了测试。在实验室中，他们培养了两种形式的细菌：游离细胞和成熟且坚韧的生物膜。当他们施加凝胶并照射近红外激光时，凝胶迅速升温。在功率为每平方厘米 0.4 瓦特的激光照射下，十分钟内，凝胶的温度上升至约 48 摄氏度。这种热量结合凝胶本身的天然抗菌特性，证明了其高度的有效性。研究人员观察到，细菌的细胞壁被破坏并摧毁，保护性的生物膜结构也被拆解。在针对成熟生物膜的测试中，凝胶与激光的结合杀死的细菌明显多于单独使用凝胶或单独使用激光，也远多于标准的氢氧化钙治疗。
为了确保该方法对患者安全，研究人员检查了热量如何影响活细胞。他们发现，虽然根管内的温度升高足以杀死细菌，但热量并不会危险地扩散到牙齿外部。在对牙齿外表面的测量显示，温度增幅保持在 10 摄氏度以下，这被认为是对于周围牙周组织安全的水平。此外，当他们在实验室培养的人类细胞上测试该凝胶时，即使在激光激活的情况下，该材料也没有对细胞造成伤害。该凝胶还展示了在牙科操作中的实际优势：它可以轻松地通过注射器注入狭窄的根管，并且在治疗完成后，可以快速使用标准清洗液冲洗掉，不像某些传统的糊剂那样难以去除。
研究还从遗传水平观察了细菌的反应。该疗法不仅杀死了细菌，还降低了帮助细菌聚集并致病的基因活性。这表明该疗法不仅仅是“烧死”细菌，它还破坏了细菌生存和组织的能力。在利用实验室感染的人类提取牙齿进行的模型实验中，凝胶加激光的组合比标准的氢氧化钙糊剂更彻底地清除了感染，使牙齿壁几乎不留活细菌。研究人员指出，尽管结果令人鼓舞，但这项工作是在实验室环境和提取牙齿上完成的。他们强调，在将此方法常规用于牙科诊所之前，还需要在活体生物中进行进一步研究，以确认其长期安全性和有效性。目前，这项研究提供了一种极具吸引力的新策略，它将软质凝胶的适应性与光激活热量的精准性相结合，以应对牙科中最持久的感染之一。
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