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低共熔凝胶（Eutectogels）使用深共熔溶剂（DES）作为有效的液体活性成分，具体卓越的稳定性、成本效益和环境友好性。然而，这些化合物的生物学应用有限。
2024年11月19日，四川大学李建树、徐心源共同通讯在 Advanced Materials 在线发表题为“Self-Assembled Eutectogel with Cell Permeation and Multiple Anti-Inflammatory Abilities for Treating Chronic Periodontitis”的研究论文。该研究利用氯化胆碱和甘露糖制备ChCl/M DES，随后引入溶菌酶纤维和没食子酸，通过氢键和亲水/疏水相互作用自组装到可注射Eutectogels中。
Eutectogels对三种菌株表现出近100%的杀菌活性和显著的免疫调节。流式细胞术实验表明，表达CD86的细胞比例从64.02%降低到18.17%，表达CD206的细胞比例从2.53%增加到29.96%。ChCl/M DES促进细胞内吞没食子酸，有效抑制了大鼠慢性牙周炎模型的牙槽骨流失并减轻局部炎症。因此，自组装eutectogels通过控制细菌、清除活性氧和促进小分子药物的细胞渗透来调节巨噬细胞，具备提高炎症性疾病治疗效果的潜力。
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深共熔溶剂（DES）由至少一个氢键受体（HBA）和一个氢键供体（HBD）组成，当这些化合物以特定的摩尔比混合时，通过氢键存在于共熔混合物中。水也是DES中的一种成分，其主要目的是降低DES的密度和粘度。研究人员使用水合作为突破DES局限性的工具，有助于开发新型DES作为更环保的加工和反应介质。过去的几十年里，DES因其热稳定性强、结构特性可变、可溶解多种溶质、制备方法简单、成本低和环境可持续性等特点，在材料合成、催化反应、电化学、生物材料分离和提取等领域引起了广泛关注。因此，以DESs为有效液体活性成分的eutectogels已广泛应用于传感、电导率和界面润滑。此外，DES的可生物降解性、生物相容性、加速药物溶解度和渗透性的能力，提高了许多药物的生物利用度。DES的固有特性有可能解决传统水凝胶在扩散率和渗透性方面的局限性，特别是对于水溶性低的分子。因此，有必要将具有生物功能的DESs和eutectogels结合起来，探索其在炎症性疾病中的应用潜力。慢性牙周炎是由多种致病因素协同引起的口腔疾病牙龈卟啉单胞菌（P.g.）等细菌是产生过度炎症的主要因素之一，导致局部活性氧（ROS）水平升高和M1巨噬细胞过表达。通过抗菌作用、ROS清除和减弱M1巨噬细胞表达来调节牙周微环境，可作为治疗慢性牙周炎的有效方法。没食子酸（GA）是一种具有良好抗氧化、清除自由基和抗炎特性的小分子，但其亲水性和强极性对跨膜吸收构成了巨大障碍。增强没食子酸的细胞内渗透性是必不可少，而DES提供了极好的解决方案。天然糖甘露糖在各种水果中含量丰富，其主要功能是特定蛋白质的糖基化。近年来，甘露糖已成为一种促进免疫耐受和抑制与自身免疫、过敏相关的炎症性疾病的有效药物。有学者发现甘露糖修饰的SiO2-NPs通过与巨噬细胞上的甘露糖受体结合，激活ERK通路并促进巨噬细胞从M1表型向M2表型的转变，从而加速糖尿病小鼠的伤口愈合。因此，选择甘露糖作为氢键供体（HBD），同时选择具有生物降解性、生物安全性和低成本的氯化胆碱（[Ch]Cl）作为氢键受体（HBA）。图1 自组装eutectogel治疗慢性牙周炎示意图（摘自Advanced Materials）此外，没食子酸在液体中的利用导致其快速代谢和高体内消除率。然而，在降低生物毒性的同时提高生物利用度仍是一项重大挑战。注射凝胶适用于不规则伤口和增强局部药物保留。溶菌酶主要来源于蛋清，是FDA批准的碱性蛋白，具有生物相容性，通过分解细菌细胞壁中的肽聚糖和壳糊精的1，4-β-键来实现抗菌特性。淀粉样纤维是相对笔直且无支链的有序纳米自组装聚集体，通过在酸性溶液中热诱导变性形成的溶菌酶纤维。有研究报道了一种由溶菌酶和没食子酸组成的物理自组装水凝胶，通过π-π相互作用和氢键形成。然而，该研究观察到GA（60-90mg/mL）需要在超过70°C的温度下加热60分钟以上才能完全溶解。此外，水凝胶的剪切稳定性和生物粘附性较差，难以满足多样化的临床需求。ChCl/MDES和溶菌酶纤维的引入对于降低凝胶形成温度、简化凝胶形成过程、促进凝胶保存和改善凝胶性能具有重要意义。该研究通过ChCl/MDES（H2O中10wt%）、没食子酸（GA）和溶菌酶纤维（FLy）的自组装制备了可注射Eutectogel，并在慢性牙周炎大鼠模型中评估了其治疗效果。首先，使用一锅法制备eutectogels，并评估了机械性能和粘附力等物理化学特性。其次，测试了不同成分的凝胶对引起慢性牙周炎的主要致病菌牙龈卟啉单胞菌的杀菌活性和持续时间。此外，还评估了对人牙龈成纤维细胞（HGF）和正常人口腔角质形成细胞（HOK）的细胞毒性。体外实验研究了ROS清除能力和对巨噬细胞的免疫调节作用。最后，使用通过在牙齿周围用丝线诱导的慢性牙周炎大鼠模型，评估了凝胶的抗炎性质及其减少骨质流失的能力，分析了大鼠口腔中的菌群分布。
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202412866
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