未经控制的口内细菌感染会引发一系列问题甚至严重危害人体健康。近年来利用具有温和抗菌及免疫调控功能的抗菌肽控制口内感染的研究受到广泛关注。项目组前期研究显示免疫调节肽（IDR-1018）是一种浓度依赖型口腔生物膜形成抑制剂。因此，本项目提出构建亲羟磷灰石新型抗菌复合物，通过促进IDR-1018与牙体亲和力提高局部有效浓度并延长作用时间的方式，实现抑制牙面生物膜形成的新抗菌策略。项目拟通过改良法筛选强亲和力结合肽，并利用其阳离子基团多点结合的稳态结构将IDR-1018定向锚定于牙面。计算机REMD法模拟 “抗菌肽-牙面”间的相互作用，并结合实验数据验证和丰富现有的“无机-有机界面”分子识别机制假说。项目将研究抗菌肽对牙面微生物粘附行为和生物膜形成的影响，探索结合状态下的抗菌机理，并构建口腔感染模型评价其应用的有效性，进而建立牙体靶向抗菌肽应用模型，为安全有效地控制口腔微生物感染提供新的思路。

Tooth is the only organ in the body with nonshedding surface favored by many microorganisms. Pathogenic bacteria binding to tooth surface can form multicellular communities known as biofilm and produce acid metabolites which may result in a series of oral diseases. There are growing concerns about using antimicrobial peptides (AMPs) based medicament as a novel solution for these oral pathogenic infections. Based on our previous investigations, Innate Defense Regulator Peptide-1018 (IDR-1018) has been proved to inhibit oral biofilm formation in a concentration-dependent manner. In the present project, proper cationic hydroxyapatite-binding peptides (cationic-HABPs) will be screened to link IDR-1018 to the tooth surface. The basic amino acid residues of AMPs-like cationic-HABPs binding to interstice of the phosphate-oxygen triad (IPOT) present a well-oriented way to stabilize IDR-1018 at the binding site. Replica exchange molecular dynamics (REMD) simulation in combination with experimental data will provide insights into the organic-inorganic interface. The effectiveness of the novel antibacterial agents on oral biofilms will be evaluated using in vitro models. Moreover, dynamic changes of oral biofilm formation will be analyzed and recorded by an Olympus FV10i-LIV Integrated Confocal Microscope. In conclusion, this project aims to develop new antibiotic agents to suppress oral infections.

矿物结合肽可用于制备生物活性表面，进而在纳米工程、生物医学工程和生物材料等领域得到广泛的应用。本项目利用改良的淘选（BPR）方法在噬菌体展示文库中对羟基磷灰石结合肽（HABPs）进行筛选。六轮过后，总计获取87个不同的HABPs序列。经序列比对和亲和力分析，挑选具有强亲和力的M38（sHABP）和弱亲和力的M13（wHABP）为代表进行后续实验分析。REMD分子动力学模拟预测sHABP，wHABP，sHABP-1018和wHABP-1018在结合界面的稳态结构。固相法合成双功能嵌合肽（sHABP-1018和wHABP-1018）并在体外实验中验证利用sHABP基团提高嵌合肽抗菌活性的可行性。研究结果证明，sHABP-1018结合于HAP表面时，sHABP和1018两个功能基团之间有一定的协同作用。而wHABP的稳态结构则受其负载基团1018的影响，这提示两个基团的功能可能会互相干扰。值得注意的是，sHABP-1018在材料表面展现出更强的抗菌活性。主要表现为，sHABP-1018在低浓度应用时表现为更强的抑制生物膜形成的活性，而在高浓度应用时则有更强的生物膜内杀菌的活性。此外，由于矿物结合肽常表现出多功能特性，项目组对HABPs与抗菌涂层相关的性能进行了初筛。结果发现，HABPs（M30和M10）从HAP表面脱附的行为受pH影响，而另一些cationic-HABPs（M38和M23）则能抑制变形链球菌的生长。鉴于HABPs具有活性基序集中可调控的特性和以HAP亲和力为主的多功能潜能，选用合适的HABPs加载能与其发挥协同作用的抗菌基团，可实现多功能抗菌复合物的口内靶向应用。构建亲牙体的靶向抗菌制剂并建立其应用模型，将为龋病的早期干预和控制提供新的思路。