文獻(xiàn)信息
福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院口腔頜面外科、福建醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院藥物分析教研室等團(tuán)隊(duì)的研究成果“Multifunctional carbon dots promote post-extraction bone regeneration for alveolar ridge preservation”（多功能碳點(diǎn)促進(jìn)拔牙后骨再生保護(hù)牙槽嵴）在學(xué)術(shù)期刊《Materials & Design》（IF：7.9）上發(fā)表。平生公司的離活一體CT（NEMO）在論文中提供了重要的大鼠牙槽骨圖像和定量分析結(jié)果。

該論文的通訊作者為朱小峰和翁少煌教授，第一作者為黃凌凌，王祎楊老師（共同第一作者）。

文獻(xiàn)摘要
因嚴(yán)重齲壞、牙周炎或創(chuàng)傷導(dǎo)致無法保留的牙齒拔除，是牙種植修復(fù)的常見前提。拔牙后，牙槽骨會(huì)發(fā)生生理性吸收，而若并發(fā)感染，將進(jìn)一步破壞局部免疫微環(huán)境，加劇骨喪失。因此，亟需開發(fā)兼具高效抗菌與免疫調(diào)節(jié)功能的策略，以控制感染并協(xié)同促進(jìn)有利的組織再生。本研究以檸檬酸為碳源，聚六亞甲基胍鹽酸鹽為功能前體，通過可控的一步水熱法，合成出具有穩(wěn)定理化性質(zhì)與集抗菌、成骨和免疫調(diào)節(jié)功能一體的胍基碳點(diǎn)（PG-CDs）。該材料呈均勻球形，表面富含-NH₂及胍基等官能團(tuán)。PG-CDs能夠通過破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，對(duì)多種口腔常見細(xì)菌及其生物膜發(fā)揮廣譜抗菌效果，并具備高穩(wěn)定性與不易誘導(dǎo)耐藥性的特點(diǎn)。此外，PG-CDs具有良好的生物相容性，可通過促進(jìn)成骨分化和抑制巨噬細(xì)胞向M1表型極化，有效改善再生微環(huán)境。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，PG-CDs能夠顯著促進(jìn)拔牙窩骨再生，降低口腔病原菌數(shù)量，并加速創(chuàng)口愈合。上述結(jié)果表明，PG-CDs是一種具有潛力的納米藥物，可用于拔牙后牙槽嵴維持及骨組織再生治療，為口腔軟硬組織修復(fù)提供了新的有效策略。

實(shí)驗(yàn)方法
動(dòng)物模型和樣本采集
選用18只SD大鼠，在麻醉下拔除雙側(cè)下頜第一磨牙。然后，每個(gè)浸提部位接種100 μL MRSA混懸液（1×10⁸ CFU/mL）。三天后，通過口腔拭子和平板接種確認(rèn)的提取部位中的MRSA定殖應(yīng)用于評(píng)估感染的提取部位的成功。此外，參考納米藥物可以有效改善藥物釋放窗口期的文獻(xiàn)，以及局部注射策略的有效性，每3天局部注射一次作為給藥方案。因此，采用三組（n = 6），包括空白正常大鼠，未進(jìn)行任何處理（對(duì)照組），感染的提取部位每3天接受一次局部PBS注射（PBS組），感染的提取部位每3天接受一次PG-CDs（50 μg/ mL PBS溶液）局部注射（PG-CDs組），以評(píng)價(jià)PG-CDs的體內(nèi)作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，稱重并處死大鼠，收集下頜骨進(jìn)行顯微計(jì)算機(jī)斷層掃描（micro-CT）分析，然后脫鈣切片進(jìn)行蘇木精和伊紅（H&E）染色、Masson三色染色和免疫組織化學(xué)染色以評(píng)價(jià)骨生成。

微CT掃描
采用Micro-CT掃描系統(tǒng)（平生醫(yī)療科技有限公司，NEMO NMC-200），對(duì)下頜骨進(jìn)行掃描，掃描電壓90 kV，電流0.07 mA，體素分辨率10 μm，用Avatar軟件進(jìn)行骨形態(tài)重建和分析（平生醫(yī)療科技有限公司），采用灰度閾值為1000的圖像分割方法，對(duì)圖像進(jìn)行感興趣區(qū)域（ROI）的分割，并對(duì)圖像進(jìn)行定量分析。根據(jù)以下解剖標(biāo)志定義邊界：近中延伸超過拔牙窩愈合邊緣1 mm，遠(yuǎn)中以相鄰牙齒的牙骨質(zhì)-釉質(zhì)連接（CEJ）為界，冠狀面與牙槽嵴水平對(duì)齊，根尖由相鄰牙根的根尖決定。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在第2周和第4周通過微CT成像評(píng)價(jià)拔牙窩愈合和骨再生（圖6c）。2周時(shí)，感染模型組（對(duì)照組和PBS組）表現(xiàn)出明顯的骨丟失，表現(xiàn)為牙槽嵴高度降低，骨表面不規(guī)則（黃色箭頭標(biāo)記）;相比之下，PG-CDs組表現(xiàn)出部分愈合的牙槽骨，未愈合的缺損較少，表面連續(xù)性改善。在第四周，對(duì)照組和PBS組仍然顯示出較大的殘留骨缺損和不均勻的骨輪廓，而PG-CDs組顯示出幾乎完全的骨槽閉合、光滑的骨表面和恢復(fù)的牙槽嵴高度（用虛線框突出顯示的區(qū)域和建議用于定量的ROI）。

CT的二維圖像（圖6d）證實(shí)了這些趨勢(shì)。在第二周，對(duì)照組和PBS組在拔牙部位、根分叉下方表現(xiàn)出較低的骨高度和稀疏的骨小梁結(jié)構(gòu)。PG-CDs組表現(xiàn)出相對(duì)較高的骨水平和更致密的骨小梁模式。在4周時(shí)，雖然所有組都發(fā)生了骨形成，但對(duì)照組和PBS組的骨高度仍低于分叉，骨小梁疏松。相比之下，PG-CDs組顯示出有效的改善，骨高度超過分叉水平，射線不透性增加，并且小梁結(jié)構(gòu)更致密（由箭頭或虛線標(biāo)記）。定量微CT分析（圖6 e-6 g）證實(shí)了這些觀察結(jié)果。與對(duì)照組和PBS組相比，PG-CDs組顯示出更高的骨體積分?jǐn)?shù)（BV/TV）和骨礦物質(zhì)密度（BMD），和減少的骨小梁分離度（Tb.Sp）。

使用結(jié)論
本研究中，作者采用簡(jiǎn)便的一步水熱法，成功合成了具有抗菌、促成骨及免疫調(diào)節(jié)等多重功能的胍基功能化碳點(diǎn)（PG-CDs），PG-CDs可有效抑制常見病原菌及其生物膜的生長(zhǎng)。在促成骨方面，PG-CDs能夠促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）的增殖并增強(qiáng)鈣結(jié)節(jié)形成。此外，PG-CDs還可通過抑制M1型巨噬細(xì)胞極化并輕微促進(jìn)M2型極化，調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境，從而抑制過度炎癥反應(yīng)。在早期感染的大鼠拔牙窩修復(fù)模型中，PG-CDs有效控制了口腔內(nèi)細(xì)菌數(shù)量，促進(jìn)了牙槽窩愈合，且未觀察到明顯全身毒性。綜上，PG-CDs所展現(xiàn)的多功能性表明其在牙槽嵴保存及拔牙后感染控制方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖6. PG-CDs的體內(nèi)評(píng)價(jià)。（c）2周和4周大鼠拔牙窩Micro-CT三維重建圖像。（d）拔牙部位牙槽骨組織二維圖像。（e-g）Micro-CT三維重建圖像。新形成骨的CT定量分析，包括骨體積分?jǐn)?shù)（e）、骨礦物質(zhì)密度（f）和骨小梁分離度（g）。

使用設(shè)備

Micro CT (型號(hào)：NEMO) (平生醫(yī)療科技)
影像軟件：Avatar（平生醫(yī)療科技）