NaYF₄@TiO₂上转换纳米复合物的制备及其对牙周炎相关细菌抗菌性能的研究

【作者】 齐曼霖； 李雪； 孙晓琳； 董彪； 王林； 周延民；

【机构】 吉林大学口腔医学院口腔种植中心； 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室；

【摘要】 目的:随着年龄的增长,牙周组织破坏和牙齿脱落日益成为世界性的问题。牙周病是人类口腔的常见病、多发病,其中牙菌斑生物膜的细菌及其产物被认为是引发牙周病的始动因子。应用抗菌光动力疗法(antibacterial photodynamic therapy, aPDT)治疗牙周炎,抑制菌斑生长,减轻消除局部炎症成为研究的热点。因此,本研究的目的是:(1)开发一种近红外光(near-infrared light, NIR)激发的上转换纳米粒子(upconversion nanoparticles, UCNPs)与二氧化钛结合的纳米复合物β-NaYF4:Yb3+,Tm3+@TiO2 (UCNPs@TiO2);(2)通过aPDT研究其对牙周炎相关细菌的抑制作用。材料与方法:采用高温热分解法合成β-NaYF4:Yb3+,Tm3+核,通过水热法在其表面进一步合成TiO2壳结构,并研究其对三种牙周炎相关细菌:血链球菌、牙龈卟啉单胞菌和具核梭杆菌的杀菌效果。绘制时间杀菌曲线评价对悬浮菌的杀菌能力。通过死活菌染色、细菌菌落计数和细菌代谢活性评价对单菌种生物膜的杀菌能力。结果:UCNP@TiO2纳米粒子的平均直径为39.7 nm,其表面带正电(+12.4 mV),具有良好的生物相容性。在980 nm近红外光的激发下,UCNP@TiO2对悬浮细菌和单菌种生物膜均具有显著的抗菌作用。NIR激发下的UCNPs@TiO2减少的生物膜更为显著(p<0.05);生物膜CFU降低了3-4个数量级,明显高于阴性对照组和商用对照组,且杀菌效果顺序为:血链球菌<具核梭杆菌=牙龈卟啉单胞菌。三种单菌种生物膜的代谢活性均显著降低(P<0.05)。结论:基于上转换纳米粒子的aPDT对三种牙周炎相关细菌均有较强的抑制作用。对牙周炎的治疗提供新思路同时对其他口腔感染性疾病的治疗具有指导意义。更多还原