葛少华、李建华教授团队在口腔植入物感染研究方向取得系列科研成果

近日，口腔医学院（口腔医院）葛少华、李建华教授团队与晶体材料国家重点实验室刘宏教授团队合作，在口腔植入材料新型抗感染表面研究领域取得新进展，相关研究成果以“Surface-Confined Piezocatalysis Inspired by ROS Generation of Mitochondria Respiratory Chain for Ultrasound-Driven Noninvasive Elimination of Implant Infection”为题，发表在国际期刊ACS Nano(IF=18.027)上，葛少华教授、李建华教授、刘宏教授为共同通讯作者，学院（医院）硕士研究生徐文秀、副教授于洋为共同第一作者，口腔医学院（口腔医院）为第一完成单位。



医用植入材料相关感染在临床治疗上仍然面临严峻挑战，在口腔领域植入材料感染的处理更为棘手，现有传统的治疗局限于使用器械进行物理清创、手术切除感染组织并联合局部或全身使用抗生素来清除细菌感染，然而机械清除的不彻底、细菌的耐药性均会导致感染反复发生，给患者和社会带来巨大的医疗负担。因此，探索无创、高效和不依赖抗生素治疗方法是解决植入材料相关感染临床问题的重要研究方向。

细菌往往定植于材料表面在有限空间内发生感染，受免疫细胞线粒体呼吸爆发杀伤病原体的启发，团队提出了一种基于压电化表面改性的“表面限域压电催化杀菌“的新型治疗策略。在前期工作中团队提出了基于金属/压电纳米结构的高效压电催化体系（Nano Energy, 2021,88,106290，ChemCatChem. 2022, 14, e202200312）。近期研究中，首先针对口腔有机聚合物类植入材料，通过在聚合物植入体表面嵌入金属/压电纳米结构，在超声场作用下实现了对细菌感染的有效清除。研究表明，超声驱动的表面局部压电效应和在植入物—细菌界面产生的诱导氧化应激，可以通过破坏细胞膜和糖能量耗竭有效抑制表面附着的金黄色葡萄球菌的活性。利用这一策略，使用嵌入金属/压电纳米结构的杜仲胶植入离体人牙齿根管，可实现对根管再感染有效清除和治疗程序的简化。这种表面限域的压电催化抗菌策略具备了利用有限的感染间隙、易于聚合物加工和无创声动力治疗的优势，可使我们以最少的临床程序为口腔植入材料感染治疗提供按需和无抗生素的治疗途径。


此外针对口腔金属类植入材料，团队成功在医用钛合金表面原位构建了具有压电/金属异质结构的压电活性涂层，在压电催化抗菌和激活固有免疫的协同作用下，表面压电化的钛种植体可有效消除种植体周围炎中金葡菌生物膜的感染，增强种植体与宿主骨整合效果。该研究发现了巨噬等免疫细胞在压电表面清除细菌过程中的关键作用，后续将在免疫调控方向展开深入研究。团队合作成果近期以“Piezoelectric Nanostructured Surface for Ultrasound-Driven Immunoregulation to Rescue Titanium Implant Infection”为题，发表在国际期刊Advanced Functional Materials(IF=19.924)上，学院（医院）李凯博士后为第一作者，口腔医学院（口腔医院）为第一完成单位。

近年来，口腔医学院（口腔医院）高度重视学科交叉融合，主动对接国家战略需求，充分利用学校学科门类齐全优势，大力推进“口腔+X”团队攻关，取得了一系列交叉研究成果。葛少华、李建华教授口腔生物材料交叉研究团队致力于功能材料在口腔基础医学领域的基础和应用研究，与刘宏教授团队有着长期的深度合作，交叉融合团队在压电材料治疗口腔疾病方向的合作成果已在Adv. Sci.（2021）、Nano Energy（2021）、Adv. Funct. Mater.（2023）、ACS Nano（2023）等国际著名期刊发表。

上述研究得到了国家自然科学基金、泰山学者、齐鲁青年学者、山东省高校生物诊断治疗技术与装备协同创新中心等基金的支持。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01480

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202214522