牙周炎被认为是第六大常见疾病，全球发病率约7.43亿人。厌氧菌的感染是造成牙周炎的主要原因。传统的牙周炎治疗是利用机械清创，但其无法完全清除细菌，残留的细菌会聚集并形成难以根除的生物膜。生物膜粘附在牙齿表面，导致牙周组织反复感染和发炎。抗生素是目前治疗牙周炎的主要药物，但这易引起严重的细菌耐药性。因此，仍然需要新的替代策略来解决牙周感染。抗菌光动力疗法（aPDT）是一种新兴的杀菌方法，相对于机械和药物治疗，aPDT具有靶点选择性、非侵袭性和生物相容性的优势，且不易引起细菌耐药性。口腔的开放环境尤其适合aPDT，但厌氧菌存活的缺氧微环境限制了活性氧物质（ROS）的产生。
最近，北京大学口腔医院王宇光团队和北京化工大学徐福建和俞丙然团队共同设计了一种不依赖氧气的聚阳离子光敏剂（HQRB-SS-Dex），在光照条件下，HQRB-SS-Dex可以产生多种ROS，消灭牙周炎的厌氧致病菌（牙龈卟啉单胞菌、变异链球菌和伴放线聚集杆菌）并消除其顽固的生物膜，为牙周炎的治疗提供便携高效的新策略（Oxygen-Free Polycationic Photosensitizers for Treatment of Periodontal Inflammation. Advanced Functional Materials, 2023, DOI: 10.1002/adfm.202310636）。
图1 含多功能组分的聚阳离子抗菌剂HQRB-SS-Dex的合成路线及其在牙周炎疾病的光动力治疗示意图
研究显示，HQRB-SS-Dex在光照条件下可以同时产生1O2和•OH，代表其可以通过两种机制进行光动力作用。光照条件下，HQRB-SS-Dex对厌氧菌牙龈卟啉单胞菌（P. gingivalis）和兼性厌氧菌（S. mutans）都表现出优异的抗菌作用。扫描电子显微镜表明，光照作用下的细菌变形，膜皱缩、塌陷，这是HQRB-SS-Dex产生抗菌作用的主要原因。细菌容易在牙周组织定植形成顽固的生物膜，增加了治疗难度。HQRB-SS-Dex中的葡聚糖组分具有快速穿透细菌生物膜的作用，使其不仅能够杀灭浮游细菌，还能够对细菌生物膜造成破坏。进一步，我们在小鼠体内构建了牙周组织感染模型并且进行了光动力治疗，实验结果表明，HQRB-SS-Dex在体内仍然具有高效抗菌作用，缓解牙周炎。
图2 HQRB-SS-Dex产生的ROS类型及其抗菌和穿透生物膜作用
图3 HQRB-SS-Dex的体内抗菌作用
该项研究为缺氧部位的光动力抗菌治疗提供了新的策略，并且其在抗炎、抗肿瘤等方面都有着潜在应用。北京大学口腔医院王宇光、北京化工大学徐福建和俞丙然为共同通讯作者，北京大学口腔医院的钱宇平和北京化工大学的孙玉洁为共同第一作者。
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