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氧化石墨烯与蒙脱土对牙龈卟啉单胞菌的抗菌性能研究
作者: 孙江龄
单位: 贵阳市口腔医院

摘要

牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalisP. gingivalis)是引发牙周炎的主要病原体,通过抗菌和清除生物膜可有效调节牙周微环境。两种单片层二维纳米材料——氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)和蒙脱土(Montmorillonite,MMT)具有良好的生物安全性,并能有效抑制P. gingivalis的活性及生物膜形成,以期为开发新型牙周病防治材料和牙周炎的临床抗菌治疗提供参考。

采用改良Hummers法制备GO分散液,通过液体离子交换法制备MMT纳米分散液,并进行材料表征。提取人牙周膜成纤维细胞,采用CCK-8法评估GO和MMT的细胞毒性。通过MTT还原实验测定细菌活力、绘制细菌生长曲线,评价两种材料对P. gingivalis的抗菌性能。采用结晶紫染色法和MTT法分别检测生物膜量变化及生物膜中细菌细胞的代谢活性,研究GO和MMT对细菌生物膜的破坏作用。利用扫描电子显微镜观察经材料处理后的菌体微观形态及细菌黏附情况。


经表征证实GO和MMT分散液均为单片层二维纳米材料。GO和MMT对人牙周膜成纤维细胞的安全浓度分别为80 μg/mL和612.5 μg/mL。经浓度为10、20、40、80 μg/mL的GO纳米片层处理后,P. gingivalis的代谢活力分别降至82.95%、69.19%、27.42%和7.87%,GO可显著抑制和破坏生物膜形成,降低生物膜中细菌代谢活力,而在安全生物浓度下,MMT处理组细菌活力未见明显下降。GO和MMT对P. gingivalis的最MIC分别为20 μg/mL和76.5 μg/mL,均呈浓度依赖性,生物膜活性与生物膜量的趋势一致。20 μg/mL和40 μg/mL的GO联合最小生物膜抑制浓度的MMT可降低GO的有效作用浓度,增强其抗菌效果。经GO及GO‑MMT处理后,细菌菌体发生裂解与结构坍塌,无法维持正常形态;同时,GO与MMT处理组中细菌对孔板壁的黏附明显减少。


在对人牙周膜成纤维细胞无毒性的前提下,GO对P. gingivalis浮游菌和生物膜具有良好的杀菌作用,呈浓度依赖性; MMT虽无明显直接杀菌作用,但可显著减少细菌对孔板壁的黏附,从而减少P. gingivalis生物膜的形成。GO和MMT通过直接杀菌与抗黏附的协同作用,降低细胞毒性并增强GO的抗菌效果,有效抑制细菌的生长。


关键词: 氧化石墨烯;蒙脱土;牙周炎;牙龈卟啉单胞菌;抗菌性能
来源:第十二届中国生物医学工程学会组织工程与再生医学大会