歯周炎管理におけるドキシサイクリン塩酸塩の組織再生誘導および送達制御のためのPVA/PCL/CSベースナノファイバー膜の開発：ラットにおけるin vivo評価

Development of a PVA/PCL/CS-Based Nanofibrous Membrane for Guided Tissue Regeneration and Controlled Delivery of Doxycycline Hydrochloride in Management of Periodontitis: In Vivo Evaluation in Rats.

抄録

抗生物質の投与は、歯周炎の管理において、誘導組織再生（GTR）に隣接する治療法である。これは、歯周欠損の悪化に病原体のバイオフィルムが大きく関与しているためである。本研究では、空間維持機能を有しながら塩酸ドキシサイクリン（DOX）を持続的にデリバリーするGTRメンブレンを作製することを目的とした。膜はポリカプロラクトン/ポリビニルアルコール/キトサンのポリマーブレンドを用いてエレクトロスピニング法により作製した。得られた膜の物理化学的および生物学的特性を評価した。ナノファイバーの平均直径は450nm以下であり、均一なランダム配列形態を有していた。得られた膜は高い強度と柔軟性を示した。作製した製剤は、in vitroで68時間の長時間放出プロファイルを示した。調製された膜は、異なるDOX濃度において70％以上の細胞生存率を示した。製剤は歯周炎の原因となる一般的な病原菌に対して抗菌効果を示した。In vivo評価では、DOXの14日間の長期放出が認められた。病理組織学的評価により、GTRメンブレンの生体適合性が確認された。以上より、開発したナノファイバーDOX担持GTRメンブレンは、刺激や組織損傷を引き起こすことなく、空間を維持する機能により、抗菌剤の持続的な送達と歯周再生の両方に有益な特性を有すると考えられる。

Antibiotic administration is an adjacent therapy to guided tissue regeneration (GTR) in the management of periodontitis. This is due to the major role of pathogen biofilm in aggravating periodontal defects. This study aimed to fabricate a GTR membrane for sustained delivery of doxycycline hydrochloride (DOX) while having a space-maintaining function. The membranes were prepared using a polymeric blend of polycaprolactone/polyvinyl alcohol/chitosan by the electrospinning technique. The obtained membranes were characterized in terms of physicochemical and biological properties. Nanofibers showed a mean diameter in the submicron range of < 450 nm while having uniform randomly aligned morphology. The obtained membranes showed high strength and flexibility. A prolonged in vitro release profile during 68 h was observed for manufactured formulations. The prepared membranes showed a cell viability of > 70% at different DOX concentrations. The formulations possessed antimicrobial efficacy against common pathogens responsible for periodontitis. In vivo evaluation also showed prolonged release of DOX for 14 days. The histopathological evaluation confirmed the biocompatibility of the GTR membrane. In conclusion, the developed nanofibrous DOX-loaded GTR membranes may have beneficial characteristics in favour of both sustained antibiotic delivery and periodontal regeneration by space-maintaining function without causing any irritation and tissue damage.