文献：Facile and Versatile Strategy for Construction of Anti-Inflammatory and Antibacterial Surfaces with Polydopamine-Mediated Liposomes Releasing Dexamethasone and Minocycline for Potential Implants Applications

文献链接：

作者：Xiao Xu, Lixin Wang, Zuyuan Luo, Yaofeng Ni, Haitao Sun,Xiang Gao, Yongliang Li, Siqi Zhang, Yan Li, and Shicheng Wei

相关产品：DSPE-PEG-NH2（磷脂-聚乙二醇-氨基）

原文摘要：

  Reducing early nonbacterial inflammation induced by implanted materials and infection resulting from bacterial contamination around the implant-abutment interface could greatly decrease implant failure rates, which would be of clinical significance. In this work, we presented a facile and versatile strategy for the construction of anti-inflammatory and antibacterial surfaces. Briefly, the surfaces of polystyrene (PS) culture plates were first coated with polydopamine and then decorated with dexamethasone plus minocycline-loaded liposomes (Dex/Mino liposomes), which was validated by contact angle goniometry, quartz crystal microbalance, and fluorescence microscopy. Dex/Mino liposomes were dispersed on functional surfaces and the drug release kinetics exhibited the sustained release of dexamethasone and minocycline. Our results demonstrated that the Dex/Mino liposome-modified surfaces had good biocompatibility. Additionally, liposomal dexamethasone reduced proinflammatory mediator expression (particularly IL-6 and TNF-α) in lipopolysaccharide-stimulated human gingival fibroblasts (HGFs) and human mesenchymal stem cells (hMSCs). Moreover, liposomal minocycline prevented the adhesion and proliferation of Porphyromonas gingivalis(Gram-negative bacteria) and Streptococcus mutans (Gram-positive bacteria). These findings demonstrate that an anti-inflammatory and antibacterial surface was developed, using dopamine as a medium and combining a liposomal delivery device, which has potential for use to reduce implant failure rates. Accordingly, the surface modification strategy presented could be useful in biofunctionalization of implant materials.

DSPE是一种饱和的18C磷脂，具有两个硬脂酰基团，赋予DSPE-PEG-NH2疏水性，有助于其与细胞膜或其他疏水性物质结合。PEG（聚乙二醇）：作为亲水性高分子聚合物，PEG的引入增加了DSPE-PEG-NH2的水溶性和生物相容性，使其更适用于生物医学应用。NH2（氨基）：一种碱性官能团，具有亲电性，可以与其他化合物中的酸性官能团发生反应，形成胺键。因此，该文献利用NH2基团赋予了DSPE-PEG-NH2一定的反应性和物理化学性质改变的能力，使其可用于进一步的官能化反应和功能化修饰，合成流程如下：

图：流程示意图

PS - pDA 表面的预处理：

首先，需要对 PS - pDA 表面进行清洗和活化。可以使用适当的溶剂（如乙醇、水等）对其进行超声清洗，以去除表面的杂质和未牢固吸附的物质。然后，将清洗后的 PS - pDA 样品置于适当的缓冲溶液中，使其表面充分水化，为后续反应提供一个良好的水环境。

DSPE - PEG - NH₂与 PS - pDA 表面的连接：

将 DSPE - PEG - NH₂溶解在适当的有机溶剂（如氯仿或二甲基亚砜）和缓冲溶液的混合溶液中，制成一定浓度的溶液。将 PS - pDA 样品浸泡在上述溶液中，在一定的温度下反应一段时间。在这个过程中，DSPE - PEG - NH₂分子中的 NH₂官能团会与 PS - pDA 表面的活性基团（如多巴胺残基上的氨基、酚羟基等）通过共价键（如席夫碱反应、迈克尔加成反应等）或非共价键（如氢键、静电作用）相结合，从而使 DSPE - PEG - NH₂覆盖在 PS - pDA 表面。

氧化邻苯二酚的包裹：

制备氧化邻苯二酚溶液。将氧化邻苯二酚溶解在适当的溶剂（如乙醇、水或其混合溶液）中，制成合适浓度的溶液。将已经连接了 DSPE - PEG - NH₂的 PS - pDA 样品浸泡在氧化邻苯二酚溶液中，在适宜的条件下进行反应。由于 DSPE - PEG - NH₂覆盖层上的活性基团（如 PEG 链上的羟基等）和氧化邻苯二酚的活性基团（酚羟基等）之间可以相互作用，氧化邻苯二酚会逐渐包裹在 PS - pDA 表面。反应温度可以为室温至较高温度，反应时间可能需要数小时至数天，具体取决于反应条件和所需的包裹程度。在反应过程中，可以通过搅拌或振荡等方式来促进氧化邻苯二酚的均匀包裹。

图：对比图像

结论：

结果证明，经DSPE-PEG-NH2修饰的脂质体表面具有良好的生物相容性。研究表明，使用多巴胺作为培养基，并结合脂质体传递装置，开发了一种消炎和抗菌的表面，这有可能用于降低植入失败率。因此，所提出的表面修饰策略可用于植入物材料的生物功能化。