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Nature Communications | 陕西师大杨鹏/刘永春团队研制湿粘附口腔溃疡修复贴片

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口腔溃疡因口腔内湿润、动态且富集微生物的环境而难以自愈,现有贴片在黏膜表面的粘附稳定性普遍较差,通常在2小时内即告脱落。2026年8月13日,陕西师范大学化学化工学院杨鹏/刘永春课题组、西安交大种铁教授 团队在《Nature Communications》发表题为“Multiple-layer mesh from electrospinnable amyloid-like protein and their application in treating oral ulcer”的研究论文,他们通过构建类淀粉样蛋白质纳米纤维网并复合生物粘附高分子,开发出一种湿粘附性能突出的口腔溃疡贴片,该贴片在大鼠模型中实现的溃疡闭合度达96%,较最佳商业产品提升了75%。


牛血清白蛋白(BSA)因分子内二硫键牢固锁定其球状构象,链段柔顺性差且分子缠结不足,在不借助合成聚合物的条件下几乎无法电纺。在这项研究中,研究团队用还原剂TCEP切断了BSA分子内的二硫键,促使蛋白质去折叠,同时引入两亲性溶剂三氟乙醇(TFE)来维持伸展链构象并增强链间物理缠结。随后,团队的所得纳米纤维网(BFM)的直径可在100至250纳米区间内调节,其杨氏模量约为19.2千帕,力学上的匹配有助于降低患者使用时的异物感并减少因模量差异引起的界面分离。

随后,团队发现水分子一旦接触到BFM,伸展的BSA链便获得构象自由度并迅速向β-折叠富集的类淀粉样结构转变,傅里叶变换红外光谱显示β-折叠含量从不足33%上升到了50.6%,广角X射线散射也显示分子内氢键周期和片层间堆叠距离对应的衍射峰强度均显著增强。此外,构象转变的同时,纤维表面的化学组成发生了明显重组,拉曼光谱显示疏水性苯丙氨酸残基的暴露量增加了1.5倍,而亲水性半胱氨酸、组氨酸和天冬氨酸残基则分别降至处理前的24%、48%和89%。原子力显微镜力谱测定结果表明水处理后的BFM与粘蛋白修饰探针间的归一化粘附力从45.7毫牛/米跃升至121.8毫牛/米,约为原来的2.7倍,暴露的疏水基团和β-折叠结构域协同破坏了界面水化层并建立了多重分子间相互作用。


研究团队将FDA批准的生物粘附高分子Carbomer夹在两层BFM之间构建了三明治结构贴片(BFM-C),湿态下Carbomer的溶胀链向界面扩散并与BFM纤维网络融为一体,同时与黏膜粘蛋白之间形成了密集的氢键和物理穿插。拉脱试验表明BFM-C对猪口腔黏膜的粘附强度达到了22.67千帕,分别是单层BFM、BFM/聚丙烯酸共混膜以及淀粉夹层对照组的8.3倍、27.3倍和40.7倍,其界面断裂能高达127.4千焦/平方米。进一步地,团队在模拟唾液中动态暴露24小时后BFM-C仍保留了初始粘附强度的61.2%,而所有商业产品在2小时内均已脱落,旋转圆盘测试(300转/分钟)中BFM-C稳定粘附超过24小时,对照组则在10分钟至3小时内全部失效,大鼠口腔内的观察也证实BFM-C在4小时内始终保持牢固贴附。

研究团队将具有抗菌和抗炎活性的甘草次酸(GA)共纺入纤维制成BFM(GA)-C贴片,GA的包封效率达到86.6%,该贴片对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形链球菌和牙龈卟啉单胞菌均展现了完全的抑制效果。随后团队在醋酸诱导的大鼠口腔溃疡模型中,发现治疗7天后BFM(GA)-C组的溃疡闭合度达到了96%,而商业产品组和未治疗组仅停留在49%至55%,组织学染色显示该组溃疡已被完整分层的再生上皮覆盖且CK5和CK13阳性细胞呈连续分布。进一步地团队在兔模型的验证实验中治疗组第5天溃疡闭合率达到了85.7%,是对照组的2.3倍,材料在模拟胃液中20分钟内即完全降解且未检出BSA特征分子量峰,溶血率低于1.5%,肝肾功能指标及心、肝、脾、肺、肾主要脏器的组织学检查均未见异常,跨物种的药效学和安全性数据共同支撑了该贴片体系临床转化的潜力。

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