A Novel Injectable Piezoelectric Hydrogel for Periodontal Disease Treatment

材料科学 压电 自愈水凝胶 生物医学工程 牙周病 纳米技术 复合材料 牙科 医学 高分子化学
作者
Lina Roldan,Carolina Montoya,Varun Solanki,Kathy Q. Cai,Maobin Yang,Santiago Correa,Santiago Orrego
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (37): 43441-43454 被引量:71
标识
DOI:10.1021/acsami.3c08336
摘要

Periodontal disease is a multifactorial, bacterially induced inflammatory condition characterized by the progressive destruction of periodontal tissues. The successful nonsurgical treatment of periodontitis requires multifunctional technologies offering antibacterial therapies and promotion of bone regeneration simultaneously. For the first time, in this study, an injectable piezoelectric hydrogel (PiezoGEL) was developed after combining gelatin methacryloyl (GelMA) with biocompatible piezoelectric fillers of barium titanate (BTO) that produce electrical charges when stimulated by biomechanical vibrations (e.g., mastication, movements). We harnessed the benefits of hydrogels (injectable, light curable, conforms to pocket spaces, biocompatible) with the bioactive effects of piezoelectric charges. A thorough biomaterial characterization confirmed piezoelectric fillers' successful integration with the hydrogel, photopolymerizability, injectability for clinical use, and electrical charge generation to enable bioactive effects (antibacterial and bone tissue regeneration). PiezoGEL showed significant reductions in pathogenic biofilm biomass (∼41%), metabolic activity (∼75%), and the number of viable cells (∼2-3 log) compared to hydrogels without BTO fillers in vitro. Molecular analysis related the antibacterial effects to be associated with reduced cell adhesion (downregulation of porP and fimA) and increased oxidative stress (upregulation of oxyR) genes. Moreover, PiezoGEL significantly enhanced bone marrow stem cell (BMSC) viability and osteogenic differentiation by upregulating RUNX2, COL1A1, and ALP. In vivo, PiezoGEL effectively reduced periodontal inflammation and increased bone tissue regeneration compared to control groups in a mice model. Findings from this study suggest PiezoGEL to be a promising and novel therapeutic candidate for the treatment of periodontal disease nonsurgically.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Lincoln完成签到,获得积分10
刚刚
诸葛烤鸭完成签到,获得积分10
1秒前
小巴德完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
㊣㊣完成签到,获得积分10
2秒前
封夏岚完成签到 ,获得积分10
2秒前
kyf完成签到,获得积分10
3秒前
默默的完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
Cc完成签到 ,获得积分10
3秒前
针尖上的王子完成签到,获得积分10
4秒前
小鹏完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
科研小白完成签到 ,获得积分10
6秒前
zhuxf完成签到 ,获得积分10
8秒前
bonjourqiao完成签到,获得积分10
9秒前
小郭完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
weila完成签到 ,获得积分10
10秒前
简单严青完成签到,获得积分10
10秒前
ren完成签到,获得积分10
10秒前
Murphy~完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
深情惜梦发布了新的文献求助10
11秒前
小粗莓完成签到,获得积分10
11秒前
jackhlj完成签到,获得积分10
11秒前
myq完成签到 ,获得积分10
13秒前
爱笑万宝路完成签到 ,获得积分10
13秒前
菟丝子完成签到,获得积分10
13秒前
蓝橙完成签到,获得积分10
14秒前
清爽的机器猫完成签到 ,获得积分10
14秒前
W_G完成签到,获得积分10
16秒前
ANT完成签到 ,获得积分10
16秒前
小小小乐完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
杰杰完成签到,获得积分10
17秒前
yar完成签到,获得积分0
18秒前
281911480完成签到,获得积分10
19秒前
Tal完成签到 ,获得积分10
20秒前
赵岩完成签到,获得积分10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
T/SNFSOC 0002—2025 独居石精矿碱法冶炼工艺技术标准 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6043190
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7803941
关于积分的说明 16238301
捐赠科研通 5188737
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2776709
邀请新用户注册赠送积分活动 1759747
关于科研通互助平台的介绍 1643301