由天然聚合物制备的水凝胶具有优异的生物相容性和生物降解性，在药物输送、伤口愈合和再生医学等生物医学领域受到广泛关注。在功能广泛的多糖中，不同脱乙酰度的壳聚糖被应用在不同的生物医学领域。壳聚糖的改性形式（即磷酸化壳聚糖膜）在体外矿化方面是有效的，因此在牙科应用中作为仿生涂层也是有前途的。虽然其它多糖通常具有中性或阴离子电荷，但脱乙酰壳多糖的阳离子性质赋予其抗革兰氏阴性/阳性细菌的抗微生物特性，这使得它更适于植入极易被感染的生物组织中。由于牙齿感染是大多数牙齿组织退化的基础，因此，壳聚糖水凝胶（CH）也被认为是治疗牙齿软组织部位缺损的最佳选择之一。此外，改变壳聚糖的分子量可能会产生不同程度的抗菌和抗病毒作用，也防止了耐药菌的出现。

姜黄素（Cur）作为一种酚类化合物，具有抗微生物、抗氧化、抗炎、抗癌等生物活性的功能。由于Cur具有一定的疏水性，可能无法实现其在水性环境中的分散，因此降低了Cur的生物利用度。将Cur封装在微米/纳米颗粒中，可以克服其生物利用度和稳定性问题。α-生育酚（Toc）是维生素E的一种天然存在形式，通过其抗氧化和抗炎活性在愈合中发挥重要作用，降低机体的免疫反应。由于Toc是一种脂溶性和疏水性化合物，因此存在和Cur类似的应用问题。为了提高Toc的稳定性和溶解性，将Toc用脂质体包裹并结合到CH中，以降低心脏组织工程中的氧化应激。尽管Cur和Toc在预防感染和促进愈合速度慢的软组织再生方面具有突出的潜力，但是它们应用在牙组织工程Lip和CH制剂中可能存在的协同作用还没有被研究过。

基于以上背景，2024年6月7日，波兰罗兹大学Vignesh Kumaravel、Deniz Atila等人在《Advanced Healthcare Materials》上发表题为：“Injectable Liposome-Loaded Hydrogel Formulations with Controlled Release of Curcumin and α-Tocopherol for Dental Tissue Engineering”的研究成果。利用低分子量（LMW）和高分子量（HMW）的壳聚糖水凝胶 （CH）结合脂质体纳米颗粒包裹的姜黄素和α-生育酚（Lip/Cur+Toc），开发了一种新型可注射水凝胶制剂，详见图1。该制剂能够延迟释放活性成分，并促进生物矿化过程，在牙科组织工程中也具有一定的抗氧化和抗菌特性。进一步证明水凝胶制剂在牙髓和牙周病的软组织再生方面具有应用到牙组织工程上的潜力，也为未来抗菌材料的设计提供了理论基础。

图1 研究设计：水凝胶-脂质体纳米颗粒组的制备示意图(A)和研究原理(B)

通过薄膜水合法制备Lip，并使用脂质体挤出器通过高效的挤压方式来制备小单层囊泡（SUV），脂质体组合主要分为四个实验组：i) 空白Lip、ii) Lip/Cur、iii) Lip/Toc、iv) Lip/Cur+Toc。脂质处方：DSPC:CHOL: DSPE-PEG2000= 7:3:0.28，mol/ mol；药脂比≈0.125，高于0.2的药物/脂质比会引起脂质双层的破坏和结构变形。对四组Lip的粒径(图2，A)、zeta电位、包封率、形态（图2，B）等指标进行检测评价。

利用低分子量的壳聚糖水凝胶（LCH）和高分子量的壳聚糖水凝胶（HCH）结合到Lip上，主要分为三个实验组：i) 无水凝胶Lip组、ii) 加载LCH的Lip组、iii) 加载LCH的Lip组。评价了Cur和Toc从Lip/CH组合中的控制释放(图2，CDE)，当Lip被装载到水凝胶中时，这种控制释放被延迟，从而改善了持续释放的行为。

图2 Lip相关实验组的部分表征结果

通过扫描电子显微镜检查法（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）、差示扫描量热仪（DSC）等技术对水凝胶进行了表征。观察到水凝胶的互连孔隙，孔径分布显示HCH的孔径比LCH大；凝胶化后证实了水凝胶的交联过程；HCH的热稳定性高于LCH；流变学分析和实验证明了水凝胶的可注射性；此外，水解降解和酶促降解研究均表明，HCH比LCH表现出更慢的降解效率，故HCH相对稳定。

本研究首次通过计算模型详细研究水凝胶的抗菌机理。除了金黄色葡萄球菌膜的对称膜结构之外，还注意到不对称大肠杆菌膜的孔的不稳定性，这可能是导致LCH和HCH相互作用以及Cur和Toc穿透细菌膜时的抗微生物性质差异的原因。

本文利用低分子量和高分子量壳聚糖（LCH和HCH）与姜黄素和α-生育酚负载脂质体（Lip/Cur+Toc）结合开发了可注射的水凝胶制剂。通过材料特性研究和体外研究，检测了Lip/Cur+Toc@ CH对牙髓和牙周病的生物学性能；利用计算模型详细研究水凝胶的抗菌机理。综上，证明了Lip/Cur+Toc@LCH/HCH组成的绿色、经济水凝胶制剂在牙髓病和牙周病的再生、抗氧化和抗菌特性方面具有显著的应用前景。为未来脂质体水凝胶抗菌材料的设计提供了理论基础。