《Biomaterials Advances》：Sprayable dynamic Schiff-base hydrogel engineers an oxygen-limited microenvironment for viable
Bifidobacterium bifidum delivery and accelerated oral ulcer healing
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口腔溃疡影响全球25%人口，现有疗法存在药物依赖和耐药问题。本研究开发喷洒型胶原/纤维素动态Schiff碱水凝胶，通过可逆共价键形成氧限制微环境，保护双歧杆菌活性并延长缓释时间，促进成纤维细胞迁移、降低促炎因子TNF-α/IL-6表达，诱导M2型巨噬细胞极化，加速溃疡愈合和胶原沉积，同时无系统毒性。该材料-微生物协同策略为复杂湿环境下的黏膜伤口治疗提供新思路。
李梦瑶|闫宇文|龚天星|刘新伟|刘毅|郑 Bowen
中国医科大学口腔医学院及附属医院正畸科，沈阳，110002，中国
摘要
口腔溃疡影响了全球超过25%的人口，严重降低了生活质量。目前的治疗方法受到药物耐药性和治疗依赖性等挑战的限制。尽管益生菌在黏膜修复方面显示出潜力，但如双歧杆菌等厌氧菌的局部递送仍然具有挑战性，因为氧气暴露会迅速降低细菌的存活率。在这里，我们报道了一种可喷涂的、动态的Schiff碱明胶/纤维素水凝胶，该水凝胶能够在原位凝胶化并调控微环境，从而实现双歧杆菌的有效递送。这种可逆的亚胺交联网络形成了一个限氧、保湿的微环境，既能保持细菌的存活率，又能实现均匀的黏膜粘附和变形耐受性。嵌入水凝胶中的双歧杆菌在2小时内表现出持续释放，并在整个凝胶化和降解过程中保持高活性。体外实验表明，该水凝胶和双歧杆菌协同作用，增强了成纤维细胞的迁移，减少了LPS诱导的TNF-α和IL-6的表达，并促进了巨噬细胞向M2表型的极化。体内实验中，含有双歧杆菌的水凝胶显著加速了口腔溃疡的愈合，促进了上皮再生，增加了胶原蛋白的沉积，并提高了α-SMA和胶原蛋白I的表达。细胞因子分析证实，微环境向促进愈合的方向转变，表现为TNF-α/IL-6水平降低，IL-10水平升高。未观察到全身毒性。这项工作展示了一种微生物-材料的协同策略，通过构建一个限氧的保护性微环境，实现了厌氧益生菌的治疗。该平台为在复杂湿润条件下管理口腔黏膜伤口提供了一种具有临床转化潜力的方法。
引言
口腔溃疡是一种常见的口腔黏膜疾病，影响了全球超过25%的人口[1]，[2]。口腔溃疡的临床特征是疼痛和肿胀，病理表现为口腔上皮完整性的持续缺陷或破坏，通常伴有不同程度的结缔组织丢失[3]。目前常用的临床药物主要包括皮质类固醇、广谱抗生素和止痛药，但这些药物存在患者对药物的依赖性和耐药性问题[4]，[5]，[6]，[7]，[8]。
近年来，基于生物材料的功能性敷料作为一种有前景的口腔溃疡管理策略出现，旨在克服传统治疗方法在湿润和动态口腔环境中的局限性，如粘附力不足、滞留时间短以及治疗效果单一等问题[9]。其中，基于水凝胶和聚合物的系统因其良好的生物相容性和可调的物理化学性质而受到广泛关注。已经报道了多种功能性水凝胶，包括装载小分子药物或生物活性成分以调节炎症和促进伤口修复的水凝胶[10]，[11]，[12]，用于糖尿病口腔黏膜病变的纳米粒子增强复合水凝胶以改善局部愈合环境[13]，[14]，能够实现多尺度递送和改善组织相容性的聚合物胶束-水凝胶复合材料[15]，以及用于控制感染和加速伤口愈合的抗菌水凝胶[16]。此外，还探索了水凝胶-外泌体递送平台用于难治性糖尿病溃疡，提供了机制上的见解并扩展了治疗可能性[17]。这些研究突显了功能性材料作为传统药物治疗方法补充的潜力。
益生菌由于其免疫调节和上皮修复功能，最近成为黏膜修复的有希望的治疗剂[18]。双歧杆菌是一类不形成孢子的厌氧革兰氏阳性放线菌，包含多个亚种，但并非所有亚种都对口腔溃疡具有治疗作用[19]，[20]，[21]。其中，双歧杆菌在肠道疾病模型中表现出强大的抗炎活性。双歧杆菌 H3-R2和双歧杆菌 CJ238可以有效缓解结肠炎[22]，[23]。双歧杆菌 BGN4已被证明具有维持肠道免疫反应稳态的强大免疫调节功能[24]。然而，其在口腔溃疡中的应用尚未得到充分研究。主要障碍在于如何将厌氧细菌递送到富氧且不断流动的口腔组织中，同时保持其存活率和治疗效果[25]，[26]，[27]。现有的黏膜粘附薄膜或糊剂配方无法创建保护性微环境或有效适应不规则的口腔表面。
尽管基于水凝胶的敷料取得了进展，但大多数现有的口腔溃疡治疗系统主要是为递送外源药物或孤立的生物活性因子而设计的，能够局部递送活体治疗微生物的策略仍然有限。此外，许多已报道的配方依赖于直接放置或接触式应用，这可能会影响它们适应不规则口腔伤口几何形状的能力，并在临床使用中带来实际问题[28]，[29]。因此，能够实现非接触式给药和形状适应性覆盖的可喷涂水凝胶平台代表了一种有前景但尚未充分探索的局部口腔溃疡治疗方法。
在这项研究中，我们开发了一种通过动态Schiff碱键交联的可喷涂明胶/纤维素水凝胶，用于将双歧杆菌递送到口腔溃疡表面。该系统形成了一个保护性的、限氧的微环境，保持了细菌的存活率，实现了持续释放，并协同调节炎症和组织再生。通过结合基于材料的黏膜粘附性和益生菌介导的免疫调节，这一平台为管理口腔黏膜伤口提供了一种新颖且具有临床转化潜力的方法。
试剂准备
明胶来自Aladdin生化技术（上海，中国），纤维素来自Sigma-Aldrich（上海，中国）。双歧杆菌（BNCC336858）购自North Nano生化技术（北京，中国）。细胞计数试剂盒-8（CCK-8）来自ApexBio（休斯顿，TX，美国），细菌活力染色试剂由Beyotime生物技术（上海，中国）提供。总RNA提取试剂盒购自Promega（上海，中国）。
水凝胶的制备与表征
通过醛基化的纤维素与明胶中的氨基之间的动态Schiff碱交联，成功制备了可喷涂的明胶/纤维素水凝胶。在凝胶化之前，前体溶液呈低粘度流体状态，适合喷涂递送（图2A，i）。混合后，迅速形成的亚胺键引发了即时凝胶化，生成了稳定的水凝胶涂层（图2A，ii）。将双歧杆菌加入纤维素前体中并未
讨论
口腔溃疡由于其持续湿润的环境和说话及咀嚼带来的机械干扰，构成了独特的临床挑战。这些因素共同阻碍了药物的保留，并破坏了炎症解决和组织再生所需的微妙平衡。虽然益生菌在调节黏膜免疫方面显示出巨大潜力，但由于氧气的影响，双歧杆菌等厌氧菌的递送仍然困难
总结
与传统的口腔溃疡治疗方法（如黏膜粘附糊剂、薄膜或皮质类固醇凝胶）相比，可喷涂的明胶/纤维素水凝胶提供了可定制的覆盖范围、延长的黏膜粘附性和增强的微生物保护。这些基于材料的优势为现有口腔疗法的关键局限性提供了明确的转化途径。
然而，本研究未能充分探讨具体的分子机制
作者贡献声明
李梦瑶：撰写——原始草案、方法学、研究、概念构思。闫宇文：撰写——原始草案、研究、概念构思。龚天星：监督、正式分析。刘新伟：正式分析、数据管理。刘毅：正式分析、数据管理。郑 Bowen：撰写——审稿与编辑、资金获取。
资金来源的作用
作者声明本研究及/或文章的发表获得了财务支持。本工作得到了辽宁省科技联合计划 [2025-MSLH-819]的支持。
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：郑 Bowen报告获得了辽宁省教育厅基金会的财务支持。郑 Bowen与辽宁省教育厅的基础科学研究项目有关联。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系
