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牙种植修复已成为缺牙修复的首选方案，但种植体周围炎始终是导致种植失败的首要元凶。如何在种植体-牙龈界面实现高效抑菌与软组织紧密整合的双重目标，一直是全球口腔生物材料领域的核心挑战。
近期，复旦大学附属上海市口腔医院联合同济大学研究团队，在国际权威期刊AdvancedFiberMaterials发表重要研究成果，成功构建压电-导电一体化人工种植体周围牙龈(PiG)，为高性能种植体材料开发开辟全新路径。
亮点：创新性与突破
1、全球首创：首次提出压电-导电双功能集成的人工种植体周围牙龈设计，仿生天然牙龈屏障作用。
2、双效协同：超声触发压电动力杀菌+中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)协同抑菌，同时电信号促进牙龈软组织再生。
3、无创可及：可借助电动牙刷等日常超声设备实现干预，摆脱大型医疗设备限制，临床转化潜力巨大。
4、界面稳定：材料与钛基底结合牢固、亲水性优良、电学性能稳定，兼具安全性与长效性。
WHAT：研究内容
研究以钛种植体为基底，经等离子活化-聚多巴胺改性后，采用静电纺丝制备PVDF/BaTiO:/MXeae压电薄膜，再通过 EDOT原位聚合构建PEDOT导电网络，最终得到PiG复合功能界面
1、体外实验：超声作用下，PiG可产生羟基自由基等活性氧(ROS)，并诱导NETs形成，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌抑菌率约80%;协同中性粒细胞后抑菌率接近99%。
2、细胞实验：压电电信号显著提升成纤维细胞黏附、增殖与胶原分泌能力。
3、动物实验：大鼠皮下感染模型中，超声+PiG组对种植体表面金黄色葡萄球菌清除效率达98%，炎症消退与软组织整合效果显著优于对照组。
WHY：研究背景与意义
牙种植临床应用广泛，但种植体周围炎发生率居高不下，易引发牙龈退缩、滑吸收，最终导致种植体松动脱落。传统抗菌策略存在抗生素耐药、金属离子毒性、光动力穿透深度有限等缺陷;而种植体穿龈部位牙龈封闭不足，是细菌入侵的关键薄弱环节。
本研究以天然牙龈为仿生原型，利用力-电转换与界面电活性，同步解决牙龈抗感染与软组织封闭两大临床痛点，为种植体周围炎提供无创、非抗生素防治新范式，有望显著延长种植体使用寿命。
解决方案：技术优势
1、制备工艺温和，界面结合牢固
钛基底经等离子活化与聚多巴胺改性，大幅提升薄膜与基底附着力;静电纺丝与原位聚合流程简单可控、可规模化生产。界面结合强度经拉伸测试验证，力学稳定性优异。
2、压电-导电协同，电学性能突出
BaTiO3与MXeue协同增强压电响应，PEDOT导电网络加速电荷转移与分离。在1W/cm²超声刺激下，输出电压可达1.2V，电荷转移阻抗低、循环稳定性好，力-电转换效率大幅提升。
图2 PiG的压电响应及压电催化活性
3、超声驱动广谱抑菌，无耐药风险
超声触发压电催化产生ROS，直接破坏细菌细胞膜结构;同时电信号激活中性粒细胞形成NETs，实现物理杀菌+免疫杀菌双通路，对革兰氏阳性/阴性菌均高效，不产生耐药性。
图3 体外超声激活的Ti/PiG抗菌性能
图4 Ti/PiG材料促进了NETs的形成，并且具有更强的抗菌效果
4、电信号调控牙龈再生，构建封闭屏障
压电微电场促进成纤维细胞黏附斑表达、细胞伸展与I型胶原分泌，快速形成致密牙龈软组织封闭层，从源头阻断细菌定植与入侵，实现抗感染+促整合双重功效。
图5 钛/聚已内酯复合材料(Ti/PiGUS)对体外培养的NIH/3T3细胞的影响
5、无创便捷，生物安全性优异
仅需低强度超声即可激活功能，可与电动牙刷等日常用品结合使用;体内动物实验显示，对心、肝、脾、肺、肾等主要器官无明显损伤，全身生物相容性良好。
6、临床适配性强，应用前景广阔
适用于钛及钛合金种植体表面改性，可兼容现有种植体生产与临床流程，无需大幅改造规范，易于向口腔种植、经皮植入等领域推广。
结论
本研究成功开发压电-导电一体化PiG智能牙龈界面，在超声刺激下实现ROS杀菌+NETs免疫调控协同高效抑菌，同时通过压电电信号强化成纤维细胞功能，促进牙龈软组织整合。
体外抑菌率近99%，体内抗感染效率达98%，同时具备优良的力学、电学性能与生物安全性。该技术为牙齿种植体周围炎提供无创、非抗生素、居家可及的全新解决方案，推动智能仿生种植界面从实验室走向临床，对提升种植修复长期成功率具有重要意义。