基于玫瑰红上转换纳米粒子（UCNPs-RB）的光动力疗法对粪肠球菌（Enterococcus faecalis）感染的抗菌效应

《BMC Oral Health》：Antimicrobial effects of rose red upconversion nanoparticles (UCNPs-RB) based photodynamic therapy on Enterococcus faecalis infection

　　

摘要

引言

粪肠球菌（E. faecalis）是一种常见的致病菌，由于其对常规消毒剂的抗性以及形成坚固生物膜的能力，常与持续性牙髓感染相关。本研究旨在评估一种新型近红外（NIR）激活的光敏剂——玫瑰红 conjugated 上转换纳米粒子（UCNP-RB）对 E. faecalis 的抗菌效果和生物相容性，分别在体外和体内环境中进行测试。

方法

UCNP-RB 纳米复合材料通过透射电子显微镜（TEM）和光谱分析进行合成和表征。利用 1,3-二苯异苯并呋喃（DPBF）探针 quantified 在 808 nm NIR 辐照下产生的活性氧（ROS）。通过 Cell Counting Kit-8（CCK-8）试剂盒评估了其对人类牙髓细胞（hDPCs）的细胞毒性。在体外实验中，以 100 μg/mL 的浓度通过菌落形成单位（CFU）计数、三磷酸腺苷（ATP）生物发光和扫描电子显微镜（SEM）方法评估了对浮游 E. faecalis 和 14 天成熟生物膜的抗菌效果。此外，建立了一个小鼠根尖周炎模型，以比较 UCNP-RB 介导的抗菌光动力疗法（aPDT）与 1% 次氯酸钠（NaClO）冲洗的效果，结果通过微计算机断层扫描（micro-CT）进行测量。

结果

合成的 UCNP-RB 纳米复合材料成功将近红外（NIR）光转化为可见光，有效激发了活性氧（ROS）的产生。确定最佳浓度为 100 μg/mL 用于后续实验。UCNP-RB 介导的 aPDT 显示出强大的抗菌效果，使浮游 E. faecalis 的数量减少了 99% 以上，对成熟生物膜的存活率抑制了约 90%（p < 0.05）。体内微 CT 分析显示，与未处理对照组相比，UCNP-RB aPDT 组的根尖骨缺损体积减少了 67%，表明显著促进了根尖组织的愈合。

结论

本研究中合成的 UCNP-RB 纳米复合材料具有均匀的形态和较强的光动力活性。在最佳浓度 100 μg/mL 下，该体系在体外和体内实验中均显示出对 E. faecalis 的显著抗菌效果，凸显了其作为有效牙髓消毒剂的潜力。