SmartMat |研究论文：通过水插层激活MoO3纳米带作为光动力牙周炎治疗的近红外I型光敏剂
学术
科技
2024-10-29 09:25
天津
Bohua Li, Dandan Chu, Haohao Cui, Zhanrong Li, Zhan Zhou, Chaoliang Tan, Jingguo Li. Activating MoO3 nanobelts via aqueous intercalation as a near-infrared type I photosensitizer for photodynamic periodontitis treatment. SmartMat. 2023; 4:e1243.
https://doi.org/10.1002/smm2.1243
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虽然三氧化钼纳米材料已经通过光热疗法、化学动力疗法和催化疗法被广泛探索作为生物医学应用的纳米剂来对抗细菌，但它们作为光动力疗法（PDT）的光敏剂的应用迄今为止很少有报道。在这里，本文报道了通过在范德华间隙中水溶液共插层Na+和H2O来激活MoO3纳米带，作为光动力牙周炎治疗的近红外I型光敏剂。在MoO3纳米带中插入Na+/H2O可以缩短其长度，产生丰富的氧空位，并扩大其层间间隙。因此，这种结构变化可以诱导颜色从白色变为深蓝色，具有很强的近红外（NIR）吸收。当用作光敏剂时，在808 nm激光照射下，I-MoO3−x纳米带比原始MoO3纳米带具有更高的超氧自由基（·O2−）生成活性。因此，制备的I-MoO3−x纳米带对大肠杆菌和金黄色酵母菌具有广谱抗菌活性，对牙周炎具有良好的临床治疗效果。本文的研究证明，水插层是激活层状MoO3纳米材料用于高性能PDT的一种简单而有效的策略。
图 1. I-MoO3−x纳米带的制备及其在光动力牙周炎治疗中的近红外光敏剂应用示意图。图 2. (A) MoO3和I-MoO3−x纳米带的x射线衍射（XRD）图。(B) MoO3和(C) I-MoO3−x纳米带的扫描电镜图像。典型(D) MoO3和(E) I-MoO3−x纳米带的原子分辨率高角环形暗场扫描透射电子显微镜图像。(F) MoO3和I-MoO3-x纳米带的电子自旋共振谱，(G)高分辨率XPS O 1s， (H)紫外-可见-近红外光谱。(H)中插入的是（左）MoO3和（右）I-MoO3−x纳米带的水相分散体的照片。
图 3. (A) NIR、(B) MoO3+NIR （808 nm, 1 W/cm2）、(C) I-MoO3−x、(D) I-MoO3−x +NIR （808 nm, 1 W/cm2）处理不同时间DPBF的紫外/可见吸收光谱。(E)不同处理下DPBF在410 nm处的相对吸收强度。(F)在暗激光或近红外激光（808 nm, 1 W/cm2）照射下，在MoO3或I-MoO3−x存在下，DMPO捕获的·O2−的电子自旋共振谱。
图 4. (A)近红外激光（808 nm, 1 W/cm2）照射不同时间，不同浓度I-MoO3−x（10、20、40、50、60、80和100 μg/mL）处理的琼脂板上金黄色酵母菌的照片。(B)用平板计数法计算(A)中金黄色葡萄球菌的存活率。(C)近红外激光（808 nm, 1 W/cm2）照射10分钟后，PBS和I-MoO3−x （50 μg/mL）处理金黄色葡萄球菌的共聚焦图像。(D) PBS、PBS+NIR、I-MoO3−x和I-MoO3−x + NIR处理金黄色葡萄球菌的SEM图像。图 5. (A)牙周炎模型建立及给药时间。(B)显微镜下治疗后的口腔牙龈出血照片。(C)牙龈出血指数（GBI, n = 5）定量结果。(D)显微镜下基本的紫红色斑块照片。(E)碱性品红染色菌斑生物膜面积定量结果（n = 3）。(F)好氧培养条件下处理后口腔细菌再培养的数码照片。(G) (F)标准板计数实验的定量结果（n = 3）。图 6. (A)治疗后上颌第二磨牙（M2）周围牙槽骨的代表性微ct图像：各组上图为三维重建图像，各组下图为微ct颊腭矢状面切片。骨相关参数定量分析：(B) BV/TV; (C) Tb.N。(D) CEJ沿第一磨牙M1的三个颊根和第二磨牙M2的两个颊根与牙槽骨嵴的距离的定量结果。(E) H&E染色、Masson染色和TRAP染色的臼齿间牙槽骨组织切片。
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作者简介
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谭超良，现任香港大学电气及电子工程系助理教授。2016年获新加坡南洋理工大学材料科学专业博士学位，师从张华教授。在新加坡南洋理工大学担任1年研究员后，他在加州大学伯克利分校电子工程与计算机科学系跟随Ali Javey教授做了两年博士后研究员。在加入香港大学电气及电子工程系之前，他于2020年至2023年担任香港城市大学助理教授。
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李景果，郑州大学材料科学与工程学院研究员。2013年毕业于中山大学高分子化学与物理专业，获理学博士。主要研究领域包括生物医用材料；药物传输；眼用生物材料；眼科药物。曾获得河南药学科技奖一等奖（2021），河南医学科技奖一等奖（2019）。
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