南京医科大学附属口腔医院王晓茜副教授团队：TPG功能化PLGA/PCL纳米纤维膜通过抑制PI3K/AKT和NF-κB信号通路调节巨噬细胞极化促进牙周组织再生-易丝帮

南京医科大学附属口腔医院王晓茜副教授团队：TPG功能化PLGA/PCL纳米纤维膜通过抑制PI3K/AKT和NF-κB信号通路调节巨噬细胞极化促进牙周组织再生

2024/5/16 16:53:56 易丝帮

重度牙周炎导致牙周支持组织破坏，基于牙周组织工程技术的引导组织再生术(Guided tissue regeneration, GTR) 的发展为牙周炎的再生性治疗带来了前景和希望。屏障膜是能够阻挡上皮细胞和成纤维细胞进入拟成骨空间、同时又不妨碍伤口自然愈合过程的膜片状材料，但目前用于GTR的传统屏障膜具有生物活性和免疫调节特性的局限性，尚不能满足引导牙周组织再生的临床需求。

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近日，南京医科大学附属口腔医院王晓茜副教授团队在期刊《Materials Today Bio》上，发表了最新研究成果“TPG-functionalized PLGA/PCL nanofiber membrane facilitates periodontal tissue regeneration by modulating macrophages polarization via suppressing PI3K/AKT and NF-κB signaling pathways”。研究者通过静电纺丝工艺，制备了一种新型nTPG/PLGA/PCL纳米纤维膜，与PLGA/PCL纳米纤维膜相比，具有更好的亲水性、力学性能和生物相容性。

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图1：五种纳米纤维膜的结构与表征。

CCK8、SEM和CLSM的结果显示，nTPG/PLGA/PCL纳米纤维膜提供了适合RAW 264.7和hPDLSCs生长的相容性粘附表面（图2，3）。

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图2：纤维膜的生物相容性。

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图3：hPDLSC原代细胞提取和纤维膜的细胞相容性。

通过流式细胞检测和基因、蛋白表达水平的检测发现nTPG/PLGA/PCL对RAW 264.7的免疫调节作用主要是抑制M1型巨噬细胞的极化。

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图4：nTPG/PLGA/PCL纤维膜对RAW 264.7极化的调控。

在炎症状态下，0.5%TPG/PLGA/PCL可通过抑制PI3K/AKT和NF-κB信号通路的激活来调节RAW 264.7细胞的极化。

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图5：nTPG/PLGA/PCL纤维膜对RAW 264.7极化调控相关信号通路。

纳米纤维膜与hPDLSCs直接共同培养时，0.5%TPG/PLGA/PCL能促进hPDLSCs成牙骨质作用，说明其作用受巨噬细胞免疫微环境的影响较小。但0.5%TPG/PLGA/PCL直接促进hPDLSCs的成骨分化作用不显著。

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图6：nTPG/PLGA/PCL纤维膜对hPDLSCs的直接调节作用。

使用条件培养基法建立了RAW 264.7与hPDLSCs的共培养模型，0.5%TPG/PLGA/PCL可通过调节RAW 264.7极化，调节牙周骨缺损的免疫微环境，进而促进hPDLSCs的成骨分化。

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图7：nTPG/PLGA/PCL纤维膜通过调节RAW 264.7的极化对hPDLSCs的间接调节作用。

Micro-CT可见在术后14、28 d，0.5%TPG/PLGA/PCL组的ABC-TP/CEJ-TP比值显著高于对照组和PLGA/PCL组，且BV/TV显著增加，表明其可显著促进牙槽骨重建。

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图8：Micro-CT分析0.5%TPG/PLGA/PCL纤维膜对牙周炎大鼠牙槽骨再生的影响。

HE、Masson染色组织学评估显示，0.5%TPG/PLGA/PCL纳米纤维膜可再生定向胶原纤维和结构完整的上皮细胞。

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图9：牙周组织再生的组织学评估。

采用COL-1染色来评价牙周韧带的再生情况，与对照组相比，0.5%的TPG/PLGA/PCL组COL-1的表达增加。各组均检测牙骨质标志物BMP-2，免疫组化图像显示0.5%TPG/PLGA/PCL组的阳性区域最为明显。说明其有利于对牙骨质-牙周韧带-牙槽骨复合体结构的功能恢复。

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图10：大鼠下颌骨切片牙周缺损的免疫组化和免疫荧光图像及统计学分析。

探讨了0.5%TPG/PLGA/PCL对体内巨噬细胞极化的潜在影响，发现它可以抑制M1极化，促进M2极化。体内外实验结果一致表明，0.5%TPG/PLGA/PCL可以减轻炎症引起的损伤，促进牙周组织再生。

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图11：牙周缺损区巨噬细胞表型的双标记免疫荧光染色图像。

综上所述，本研究构建了nTPG/PLGA/PCL纳米纤维膜来调节牙周炎患者的免疫微环境，旨在优化牙周再生。其表现出良好的物理机械及生物安全性，促进细胞的粘附和生长。并且，在炎症条件下，与PLGA/PCL相比，0.5%TPG/PLGA/PCL可显著促进hPDLSCs的成骨作用。此外，我们的研究结果表明，0.5%TPG/PLGA/PCL的免疫调节作用可能是由于抑制PI3K/AKT和NF-κB信号通路来抑制RAW 264.7 M1极化所致。本研究有望为今后以TPG为基础的聚合物纤维膜的临床应用奠定理论基础。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2024.101036

人物简介：

王晓茜，南京医科大学口腔医学院、附属口腔医院副教授、副主任医师，硕士生导师。四川大学华西口腔医学院、美国加州大学洛杉矶分校牙学院联合培养博士。任中华口腔医学会牙周病专业委员会委员，长期从事免疫微环境调控牙周组织再生机制的研究。主持国家自然科学基金等项目5项，第一发明人获国家发明专利2项，获江苏省科学技术奖二等奖。为国内外多家期刊审稿人（如：口腔医学、BMC Oral Health、Scientific Reports等）。