龋齿、牙周炎和外伤等口腔疾病造成了世界性的口腔健康问题。牙周病是口腔常见病和高发病,影响着世界90%的人口,被认为是造成成年人牙齿缺失的主要原因。牙周炎是一种牙齿支持组织的炎症性疾病,主要累及牙龈、牙周膜、牙骨质和牙槽骨,造成牙齿支持组织的丧失,最终导致牙齿甚至牙列缺失。与牙周炎相似,种植体周围炎涉及种植体周围支持组织的损害,导致种植体脱落、种植修复失败,是目前种植修复最常见的并发症。随着种植修复在口腔修复中的日益普及,种植体周围炎也越来越引起重视,发展牙周炎和种植体周围炎的防治策略具有重要的意义和紧迫性。菌斑及其产物被认为是引起牙周炎和种植体周围炎的始动因素,菌斑积累、毒素和酶的释放以及机体免疫反应等相互作用促进了疾病的发展。牙周炎的进展过程以牙周韧带破坏、牙周袋形成和牙槽骨吸收为特征。在控制感染的基础上实现牙周组织的再生是牙周炎治疗的终极目标,但是目前牙周病的治疗主要致力于感染控制,普遍缺乏主动诱导组织再生修复的能力,在恢复已损伤牙周组织的结构和功能上难以达到令人满意的效果,牙周组织的再生成为了治愈牙周疾病、维护口腔健康的难点。发展既能够抑制炎症发展又能促进牙周组织再生的治疗方案具有重大的研究价值和广阔的应用前景。口腔由于其特殊性,如舌的活动、唾液的冲刷等,使得用于口腔的给药系统面临特殊的要求,如何根据不同环境需求,使材料能够针对特殊的微环境实现自我调控,增加材料与组织、微环境之间的匹配度和交流协调具有极大的意义,具有生物响应性的材料应用而生,成为了设计新型生物医用材料的新趋势。本研究从口腔常见感染性疾病牙周炎/种植体周围炎发展的特性出发,以疾病发展中MMP-8明显升高这一变化作为开关,设计合成了具有MMP-8响应性的智能材料:以MMP-8特异性水解多肽为交联剂、丙烯酸化修饰的PEG为骨架形成原位、可注射的水凝胶。并通过考察该材料的理化性能、生物降解性能和生物相容性评价了其作为医用材料的潜力;通过药物负载,考察了其作为药物载体的药物释放特性;通过药物和细胞因子负载,考察其作为组织再生支架的应用前景。该材料能够根据微环境中MMP-8的浓度实现材料的自我调节,达到药物的按需释放,在药物控释载体和组织再生支架等方面展现出了极大的优势和应用潜力,具体开展了以下工作:第一部分:MMP-8响应性凝胶体系的构建目的:以丙烯酸化PEG为骨架、MMP-8特异性水解多肽为交联剂,构建MMP-8响应性凝胶体系,并对其形貌、理化性能和生物安全性等进行检测评价。实验一:特异性多肽的合成和表征方法:采用Fmoc固相合成法合成MMP-8特异性水解多肽和非特异性多肽序列,通过质谱分析确定目的多肽成功合成后,使用高效液相色谱仪对所合成的多肽纯度进行检测和纯化。结果:本实验成功合成了序列为CGPQGIWGQC的MMP-8特异性水解多肽和序列为CGDQGIAGFC的非特异性多肽序列,使用高效液相色谱仪对其进行了纯化,纯度>95%,为构建MMP-8响应性复合凝胶体系提供了基础。实验二:凝胶体系的构建和表征方法:以丙烯酸化修饰的PEG为骨架,合成的特异性多肽为交联剂,合成MMP-8响应性智能水凝胶,非特异性多肽序列交联产生的凝胶作为对照。通过小管倾斜实验检测凝胶的成胶时间、流变仪检测凝胶的成胶过程、SEM观察所合成的凝胶形貌,FTIR对凝胶进行表征、体外溶胀实验检测凝胶的溶胀性能、体外降解实验考察凝胶的特异性降解性能、MTT和凝胶表面细胞黏附情况评价所合成凝胶的生物安全性。结果:小管倾斜实验显示所合成的MMP-8响应性凝胶在37℃下5分钟内快速成胶,流变学性能良好,SEM显示该凝胶具有均匀一致的孔,孔径约为100 μm;具有良好的吸水溶胀性能,溶胀率约为30;体外降解实验结果显示该凝胶具有可降解性,MMP-8的存在能够加速凝胶降解,并且随着MMP-8浓度的升高,降解速度进一步加快;MTT和细胞黏附实验证实该凝胶具有良好的生物安全性。结论:本实验所合成的凝胶具有体温下（37℃）快速成胶特性,可原位注射使用;具有均匀一致的孔、良好的流变学和溶胀性能,并且具有MMP-8响应性降解特性,具有用作药物载体和组织再生支架的潜力,在口腔药物控释、细胞传递和组织再生等方面展现出了良好的应用潜力。第二部分 MMP-8响应性可注射凝胶在口腔药物控释中的应用目的:使用MMP-8响应性凝胶作为药物载体,考察药物负载对凝胶性能的影响以及药物的释放行为,评价其作为药物控释载体在口腔临床中的应用前景。实验三:药物的负载、体外释放和活性检测方法:将口腔常用药盐酸米诺环素（MH）、牛血清白蛋白（BSA）、抗菌多肽KSL分别作为小分子、大分子和多肽药物模型以1mg/100μL的比例负载于MMP-8响应性凝胶（M8SH）。通过小管倾斜实验、流变仪检测、SEM形貌观测,FTIR、体外溶胀实验、降解实验、MTT和凝胶表面细胞黏附实验,考察药物负载对该凝胶的成胶时间、成胶过程、凝胶形貌、溶胀特性、降解特性和生物安全性的影响。通过检测药物的释放特性和药物活性,评价该凝胶的药物控释特性和对所负载药物活性的影响。结果:成功构建了负载有小分子模型药MH（M8SH+MH）、大分子模型药BSA（M8SH+BSA）、多肽类模型药物KSL（ABPM8SH）的MMP-8响应性凝胶。负载MH和BSA的凝胶在5分钟内成胶,负载KSL的凝胶在8分钟内成胶。MH和BSA的负载不影响其流变学性能,KSL对其流变学性能略有影响。M8SH、M8SH+MH、M8SH+BSA、ABPM8SH 的吸水膨胀率分别为 28.52、27.56、30.24和23.18;SEM孔径分别为105±10.4μm、100±15.7μm、103±3.4μm、86±10.8μm。M8SH、M8SH+MH和M8SH+BSA在PBS中的完全降解时间大于180h,ABPM8SH大于132h;MMP-8的存在可以促进凝胶降解和药物释放。释放后的MH和KSL保持了其抗菌活性。结论:M8SH可被用作载体传递、控释药物,药物的简单包封负载不影响M8SH的成胶时间、流变学性能、FTIR、SEM形貌、吸水膨胀率和降解时间等特性,作为交联剂的多肽种类会对凝胶的性能产生一定的影响。但不论哪种负载方式,M8SH均保持了良好的生物安全性、药物活性和MMP-8响应性降解特性,并且MMP-8浓度的增加会促进凝胶的降解和药物释放;值得注意的是,当M8SH被用作小分子药物（MH）载体时,药物的突释现象较为明显,但当被用作大分子药物（BSA）和多肽药物（KSL）载体时,突释现象明显改善,可达到较为精准的MMP-8响应性释放。因此,该M8SH展现出作为大分子药物、蛋白和细胞载体以及组织工程支架材料的优势和潜力。第三部分 MMP-8响应性复合凝胶用于骨组织再生的实验研究目的:仿生细胞外基质,通过黏附多肽修饰、抗菌药物及生物因子负载,构建具有生物活性的MMP-8响应性智能复合凝胶组织修复材料,并将其应用于骨组织再生中,从体外细胞实验和体内动物实验研究材料的骨组织修复效果和作用机理,评价其在组织再生中的应用潜力。实验四复合凝胶支架的构建和表征方法:将口腔常用抗菌药物盐酸米诺环素（MH）负载于介孔硅纳米粒子（MSN）获得MH@MSN,然后将MH@MSN和具有促进骨组织再生效果的重组人骨形态发生蛋白（rhBMP-2）负载于经细胞黏附多肽RGD修饰的MMP-8响应性凝胶,从而构建修饰有黏附多肽、负载有抗菌药物和生长因子的复合凝胶体系。使用热重分析法检测MSN的MH负载量,通过SEM、体外溶胀实验、降解实验等评价该凝胶支架的形貌和理化性能。通过体外药物释放实验检测该复合凝胶体系的药物控释特性。结果:成功构建了负载有MH@MSN和rhBMP-2的复合凝胶体系,证实M8SH能够被用来构建负载药物和功能蛋白的复合凝胶体系,并且该复合凝胶保持了M8SH原位成胶、良好的亲水性、大孔径、MMP-8响应性降解和药物释放特点,证实该复合凝胶有作为组织再生支架的潜力。实验五复合凝胶支架促成骨体外效果评价方法:通过CCK-8实验和凝胶表面细胞黏附情况观察,评价该复合凝胶材料对BMSCs增殖能力和生长情况的影响。通过ALP活性检测、ALP染色以及茜素红染色分析,评价该复合凝胶材料对BMSCs成骨向分化能力的影响,初步探索其作为骨组织再生支架,修复骨组织缺损的机制和潜力。结果:CCK-8和细胞黏附实验结果显示,该复合材料具有良好的生物相容性和促BMSCs黏附和增殖的能力。ALP活性检测、ALP染色以及茜素红染色结果显示该材料能够促进BMSCs的成骨向分化。实验六 复合凝胶支架修复大鼠颅骨缺损的效果评价方法:构建SD大鼠颅骨缺损实验模型,按照实验四、五中的方法构建复合凝胶支架材料并注射植入大鼠的颅骨缺损区域。植入8周后处死大鼠,通过Micro-CT评价材料的骨缺损修复效果,使用MASSON染色、HE染色观察骨组织再生情况。结果:Micro-CT结果显示,植入复合凝胶支架组的新生骨体积分数高于对照组（p<0.05）,证实其能够促进新骨形成,但新生的骨并没有充满整个缺损区域。MASSON染色和HE染色结果显示,复合凝胶的植入（实验组）能够促进组织缺损的愈合,有促进骨再生修复的趋势。结论:设计构建的刺激响应性复合凝胶支架具有促进骨组织再生修复的效果,具有组织工程支架的应用潜力,但其成分配比、理化性能等有待进一步优化以提高其骨组织再生能力。