构建新型融合肽预防种植体周围炎的研究

发布时间：2020-11-02 06:09

　　 目的:细菌附着及生物膜形成是造成种植体相关感染(种植体周围黏膜炎、种植体周围炎)的始动因子,生物膜一旦形成则难以清除,且长期持续存在于种植体表面对种植体-骨组织界面形成的骨结合产生不良影响,继而增加种植失败的几率。此外,口腔种植体贯穿骨组织、软组织及口腔环境,种植体-软组织界面处良好的袖口封闭是保护下方种植体-骨组织界面骨结合的先决条件。当软组织生物学屏障被破坏时,细菌及致炎因子沿种植体-软组织界面侵入,破坏种植体骨结合,引起种植体周围黏膜炎和种植体周围炎,最终导致种植修复失败。首先,本课题组以柔性/刚性Linker为媒介连接抗菌肽和钛结合肽minTBP-1来构建新型融合肽,并用其修饰钛种植体表面以获得抑菌功能,从而抑制钛种植体表面细菌附着和生物膜形成;其次,本实验选取minTBP-1和能够促进种植体周围袖口封闭的功能性多肽LNA3G3P,以Linker相连接构建新型重组融合肽,从而达到促进种植体周围软组织封闭的目的。最终,本研究希望通过钛表面生物功能涂层修饰降低种植体周围黏膜炎和种植体周围炎的发生几率,为临床提高种植治疗的成功率提供依据。方法:在构建抗菌性融合肽时,将抗菌端(JH8194:KRLFRRWQWRMKKY)和钛结合端(minTBP-1:RKLPDA)以直接连接及柔性(GGGGS)/刚性(PAPAP)Linker连接的方式构建出3种融合肽,并以合成的多肽修饰钛金属表面。通过石英晶体微天平(QCM)、原子力显微镜(AFM)以及X射线光电子能谱(XPS)对多肽在金属钛表面的吸附学行为进行表征,并通过激光共聚焦显微镜(CLSM)对S.gordonii、S.sanguis和P.gingivalis在金属钛表面的附着情况进行观察,探讨其抑菌作用。在构建具有促进生物学封闭功能的新型融合肽时,我们在功能性多肽LNA3G3P与minTBP-1之间插入刚性(EAAAK)_4或柔性(GGGGS)_4 Linker,构建了2种融合肽。验证新型融合肽在钛表面吸附能力的同时,采用一系列体内、外实验,探索其促钛进钛种植体周围生物学封闭的效果和内在机制。并通过生物信息学手段阐述不同Linker对融合肽优化设计的影响。结果:以Linker连接抗菌端和钛结合端构建的融合肽表现出较无Linker的融合肽更强的钛结合性能(p0.05)。对各融合肽在钛表面的吸附学行为进行方程拟合发现,其随浓度增加的吸附学行为符合单一Langmiur吸附模型,随时间变化的吸附学行为符合双项Langmiur吸附模型,二者均得到了良好的拟合优度。另外,与柔性Linker融合肽相比,刚性者显示出更强的抑菌性能。本研究中构建的促软组织封闭融合肽,能够牢固吸附于钛金属表面,激活人类口腔上皮细胞(OEC)中整合素α6β4(Integrin-α6β4,In-α6β4)信号通路,启动半桥粒(HD)的锚定。而该过程同样受到PI3K信号通路的调控。在促进生物学封闭的融合肽中,具有柔性Linker的融合肽显示出较刚性Linker融合肽更为有效的生物学功能,这可能与前者拥有更好的自由度从而能够实现更大范围的诱导契合有关。结论:以Linker为媒介将抗菌肽和钛结合肽minTBP-1相结合能够构建出同时具有抵抗生物膜初期形成菌和结合金属钛的双功能融合肽,从而为抑制种植术后细菌附着和生物膜形成、促进种植体周围生物学封闭提供了理论支持。同时,本研究也为相关实验中Linker的选择和融合肽的设计提供了思路和参考。本研究中的抗菌性融合肽具有广谱抗菌性能,能够在种植手术完成初期提供良好的抗菌特性,为种植体周围黏膜炎和种植体周围炎的预防和治疗提供新思路。而本研究构建的促软组织封闭新型融合肽,通过加强种植体周围牙龈软组织中半桥粒的质和量,起到促进袖口封闭的效果,为种植体周围界面提供了一道有效的防御屏障。
【学位单位】：天津医科大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R783.6
【部分图文】：

天津医科大学博士学位论文，既往研究团队通常采用化学交联法将其固定于钛片表面以形成抗菌过一系列复杂的化学反应，其过程中不免使用某些有毒性的化学试剂到一种简单、快捷、安全的实验方法将抗菌肽固定于钛表面。随着溶酶体展示技术和细胞表面展示技术的发展，有研究合成出一类结合肽（genetically engineered peptides for inorganics, GEPIs）[8]。由有特异性和选择性，故而有望通过无机结合肽将其他功能性基团（do结合肽的靶表面，实现抗菌肽简单、特异地结合在钛表面。最近，一机结合肽得到了广泛认可，名为 minTBP（图 1）。其与金属钛表面具minTBP-1 在 P4 位发生扭结(kink), 使得 Rl 与 D5 在同一平面上；Rl (Lewis base)和钛表面的-Ti-O-通过静电结合; D5 侧链上的刘易斯酸-OH2+通过静电结合。所以，在不影响 minTBP-1 与 JH8194 各自功能分别作为无机结合端和抗菌端组成融合肽将是一次有希望的尝试。

天津医科大学博士学位论文伤应答中，HD 发生解聚。在上皮细胞迁移完成后，HD 会快速重组，实现此过程的动态调控对伤口愈合至关重要。In-α6β4 可以在配体结合或细胞内的某些过程中被激活，作为 LN-5 的受体参与 HD 的组装和锚定过程，[25]其与 LN-5 之间的受体配体结合作用是结合上皮锚定于钛表面的动力来源。因此，增强结合上皮处 HD 的数量和质量直接关系到结合上皮对钛种植体或基台的结合能力。

天津医科大学博士学位论文 一、抗菌性融合肽修饰的钛种植体抑制生物膜形成的研究1 kV、20 mA 条件下，深度剖析（depth analysis）通过在 0 s 到 160 s 氩离子刻蚀条件下完成，每 10s 完成一次刻蚀并采集能谱。所有的结合能通过 C1s 峰(285.0 eV)校对。1.1.4 石英晶体微天平（QCM）检测
【参考文献】

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本文编号：2866672