文献信息

福建医科大学附属第一医院口腔颌面外科、福建医科大学药学院药物分析教研室等团队的研究成果“Multifunctional carbon dots promote post-extraction bone regeneration for alveolar ridge preservation”（多功能碳点促进拔牙后骨再生保护牙槽嵴）在学术期刊《Materials & Design》（IF：7.9）上发表。平生公司的离活一体CT（NEMO）在论文中提供了重要的大鼠牙槽骨图像和定量分析结果。

该论文的通讯作者为朱小峰和翁少煌教授，第一作者为黄凌凌，王祎杨老师（共同第一作者）。

文献摘要

因严重龋坏、牙周炎或创伤导致无法保留的牙齿拔除，是牙种植修复的常见前提。拔牙后，牙槽骨会发生生理性吸收，而若并发感染，将进一步破坏局部免疫微环境，加剧骨丧失。因此，亟需开发兼具高效抗菌与免疫调节功能的策略，以控制感染并协同促进有利的组织再生。本研究以柠檬酸为碳源，聚六亚甲基胍盐酸盐为功能前体，通过可控的一步水热法，合成出具有稳定理化性质与集抗菌、成骨和免疫调节功能一体的胍基碳点（PG-CDs）。该材料呈均匀球形，表面富含-NH₂及胍基等官能团。PG-CDs能够通过破坏细胞膜结构，对多种口腔常见细菌及其生物膜发挥广谱抗菌效果，并具备高稳定性与不易诱导耐药性的特点。此外，PG-CDs具有良好的生物相容性，可通过促进成骨分化和抑制巨噬细胞向M1表型极化，有效改善再生微环境。体内实验进一步证实，PG-CDs能够显著促进拔牙窝骨再生，降低口腔病原菌数量，并加速创口愈合。上述结果表明，PG-CDs是一种具有潜力的纳米药物，可用于拔牙后牙槽嵴维持及骨组织再生治疗，为口腔软硬组织修复提供了新的有效策略。

实验方法

动物模型和样本采集

选用18只SD大鼠，在麻醉下拔除双侧下颌第一磨牙。然后，每个浸提部位接种100 μL MRSA混悬液（1×10⁸ CFU/mL）。三天后，通过口腔拭子和平板接种确认的提取部位中的MRSA定殖应用于评估感染的提取部位的成功。此外，参考纳米药物可以有效改善药物释放窗口期的文献，以及局部注射策略的有效性，每3天局部注射一次作为给药方案。因此，采用三组（n = 6），包括空白正常大鼠，未进行任何处理（对照组），感染的提取部位每3天接受一次局部PBS注射（PBS组），感染的提取部位每3天接受一次PG-CDs（50 μg/ mL PBS溶液）局部注射（PG-CDs组），以评价PG-CDs的体内作用。实验结束后，称重并处死大鼠，收集下颌骨进行显微计算机断层扫描（micro-CT）分析，然后脱钙切片进行苏木精和伊红（H&E）染色、Masson三色染色和免疫组织化学染色以评价骨生成。

微CT扫描

采用Micro-CT扫描系统（平生医疗科技有限公司，NEMO NMC-200），对下颌骨进行扫描，扫描电压90 kV，电流0.07 mA，体素分辨率10 μm，用Avatar软件进行骨形态重建和分析（平生医疗科技有限公司），采用灰度阈值为1000的图像分割方法，对图像进行感兴趣区域（ROI）的分割，并对图像进行定量分析。根据以下解剖标志定义边界：近中延伸超过拔牙窝愈合边缘1 mm，远中以相邻牙齿的牙骨质-釉质连接（CEJ）为界，冠状面与牙槽嵴水平对齐，根尖由相邻牙根的根尖决定。

实验结果

在第2周和第4周通过微CT成像评价拔牙窝愈合和骨再生（图6c）。2周时，感染模型组（对照组和PBS组）表现出明显的骨丢失，表现为牙槽嵴高度降低，骨表面不规则（黄色箭头标记）;相比之下，PG-CDs组表现出部分愈合的牙槽骨，未愈合的缺损较少，表面连续性改善。在第四周，对照组和PBS组仍然显示出较大的残留骨缺损和不均匀的骨轮廓，而PG-CDs组显示出几乎完全的骨槽闭合、光滑的骨表面和恢复的牙槽嵴高度（用虚线框突出显示的区域和建议用于定量的ROI）。

CT的二维图像（图6d）证实了这些趋势。在第二周，对照组和PBS组在拔牙部位、根分叉下方表现出较低的骨高度和稀疏的骨小梁结构。PG-CDs组表现出相对较高的骨水平和更致密的骨小梁模式。在4周时，虽然所有组都发生了骨形成，但对照组和PBS组的骨高度仍低于分叉，骨小梁疏松。相比之下，PG-CDs组显示出有效的改善，骨高度超过分叉水平，射线不透性增加，并且小梁结构更致密（由箭头或虚线标记）。定量微CT分析（图6 e-6 g）证实了这些观察结果。与对照组和PBS组相比，PG-CDs组显示出更高的骨体积分数（BV/TV）和骨矿物质密度（BMD），和减少的骨小梁分离度（Tb.Sp）。

使用结论

本研究中，作者采用简便的一步水热法，成功合成了具有抗菌、促成骨及免疫调节等多重功能的胍基功能化碳点（PG-CDs），PG-CDs可有效抑制常见病原菌及其生物膜的生长。在促成骨方面，PG-CDs能够促进骨髓间充质干细胞（BMSC）的增殖并增强钙结节形成。此外，PG-CDs还可通过抑制M1型巨噬细胞极化并轻微促进M2型极化，调节免疫微环境，从而抑制过度炎症反应。在早期感染的大鼠拔牙窝修复模型中，PG-CDs有效控制了口腔内细菌数量，促进了牙槽窝愈合，且未观察到明显全身毒性。综上，PG-CDs所展现的多功能性表明其在牙槽嵴保存及拔牙后感染控制方面具有广阔的应用前景。

图6. PG-CDs的体内评价。（c）2周和4周大鼠拔牙窝Micro-CT三维重建图像。（d）拔牙部位牙槽骨组织二维图像。（e-g）Micro-CT三维重建图像。新形成骨的CT定量分析，包括骨体积分数（e）、骨矿物质密度（f）和骨小梁分离度（g）。

使用设备

                                  Micro CT (型号：NEMO) (平生医疗科技)

                                       影像软件：Avatar（平生医疗科技）