Advanced Materials | 采用基于钼的纳米酶嵌入复合水凝胶设计的自适应牙周生态系统，用于微环境响应精准治疗

牙周炎是全球第六大由细菌生物膜驱动的大流行病，其特征是细胞毒性活性氧（ROS）和组织溶基质金属蛋白酶（MMPs）的积累，导致牙周逐渐破坏。目前的治疗方法受限于诊断不准确、生物膜消除不完全以及组织再生不足。为应对这些挑战，提出了一种可注射的治疗性 Ce6@PEG MoO x -负载水凝胶，通过简便结构实现，集成智能闭环，实现全面牙周炎管理。注入牙周囊袋后，水凝胶附着于组织并响应微环境 MMPs，实现按需的治疗释放。通过集成光声成像，水凝胶促进了对猪牙周袋深度的非侵入性、精确且可重复的测量，从而实现牙周炎的诊断和监测。随后，释放的富含氧气空位的 MoO×纳米酶减轻细胞氧化应激，生成氧以增强 Ce6 介导的光动力学消除深层生物膜，并在杀菌过程后清除残留的 ROS。值得注意的是，该系统避免了非靶点 ROS 产生和光热损伤，保护了包括牙髓在内的周围组织，因此展现出卓越的光控 ROS 调制能力。此外，释放的 Mo 激活 PI3K/AKT 通路以上调血管生成因子，重编程 M2 巨噬细胞的极化，并刺激牙周干细胞的成骨。总体而言，这一自我适应生态系统整合了诊断、监测、生物膜清创和组织再生，建立了具有显著临床潜力的闭环精准治疗。

该研究以题为“ASelf-Adaptive Periodontal Ecosystem Engineered With Molybdenum-Based Nanozyme-EmbeddedComposite Hydrogel for Microenvironment-Responsive Precision Therapy”发表在Advanced Materials上。

自适应诊疗 Ce6@PEG-MoOx TG-凝胶生态系统在牙周炎管理中的构建示意图及多功能能力。凝胶指明胶，TG 指在合成过程中使用的转谷氨酰胺酶

PEG-MoOx 和 Ce6@PEG-MoOx 的表征。(A) PEG-MoOx 纳米颗粒（NPs）的扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）图像。(B) 通过动态光散射（DLS）获得的 PEG-MoOx NPs 尺寸分布。(C) 能量色散谱（EDS）结果和 (D) PEG-MoOx 的 X 射线光电子能谱（XPS）结果。(E) XPS 高分辨扫描谱显示 PEG-MoOx 中 Mo 存在多种价态（Mo4、Mo5 和 Mo6）。(F) PEG-MoOx 的 X 射线衍射（XRD）图谱。(G) PEG-MoOx 的电子顺磁共振（EPR）分析结果。(H) PEG-MoOx 的优化空间构型显示氧空位。(I) Ce6、PEG-MoOx 和 Ce6@PEG-MoOx NPs 的傅里叶变换红外光谱（FTIR）

EG-MoOx 的催化特异性 (A) ⋅O2− 抑制率，在 Ce6 负载前后通过 WST-8 测定。 (B) MoOx 类 SOD 催化过程的分子模型。 (C) SOD 类催化过程的 DFT 计算相对自由能。 (D) 不同 pH 条件下 PEG-MoOx 的 O2 生成能力。 (E) Ce6 负载前后 PEG-MoOx 的 O2 生成能力。 (F) MoOx 类 CAT 催化过程的分子模型。 (G) CAT 类催化过程的 DFT 计算相对自由能。 (H) 在 0.5 mM H2O2 水溶液中，通过 660 nm 激光照射，使用单态氧传感器绿色 (SOSG) 探针检测 1O2 生成。 (I) 3,3,5,5-四甲基联苯胺 (TMB) 和亚甲蓝 (MB) 探针用于检测 PEG-MoOx 在不同 pH 值下的活性氧 (ROS) 生成能力。

转谷氨酰胺酶交联明胶（TG-凝胶）水凝胶的表征及其用于Ce6@PEG-MoOx传递的适用性。(A) TG-凝胶水凝胶的扫描电子显微镜（SEM）图像。(B) 在37°C下含或不含TG的明胶凝胶行为。(C) 将Ce6@PEG-MoOx负载水凝胶浸泡在37°C的人工唾液中不同时间后的电感耦合等离子体（ICP）分析。(D) TG-凝胶水凝胶在负载或不负载Ce6@PEG-MoOx时在猪皮上的粘附性能。(E) 人牙根与猪龈之间水凝胶粘合剂的搭接剪切测试。

Ce6@PEG-MoOx在光动力治疗下的体外抗菌性能。(A–B) 大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）在660 nm激光照射（1 W/cm²，1分钟）下，分别用不同浓度的Ce6、PEG-MoOx和Ce6@PEG-MoOx处理后的菌落形成单位（CFU）实验结果，n=5。(C–D) 牙龈卟啉菌（P. gingivalis）和核梭杆菌（F. nucleatum）在类似条件下的菌落形成实验，n=5。所有数据以均值 ± 标准差表示。两组之间的显著性采用双尾Student t检验计算。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001

总结

本期《Advanced Materials》封面研究展示了一种用于牙周炎治疗的智能“诊疗一体化”水凝胶系统。中山大学研究团队开发了一种负载钼基纳米酶（PEG-MoOₓ）和光敏剂（Ce6）的可注射水凝胶。当注射到发炎的牙周袋后，凝胶不仅能像“生物胶水”一样紧密粘附，还能响应炎性环境中高浓度的基质金属蛋白酶（MMPs），按需释放纳米药物。

这一系统的精妙之处在于其构建了一个完整的“闭环”治疗逻辑。首先，它利用光声成像（PAI）功能实现牙周袋深度的可视化、无创诊断与监测。随后，在近红外光照射下，钼基纳米酶发挥类过氧化氢酶（CAT）活性，分解过氧化氢产生氧气，有效缓解牙周组织的缺氧状态，并极大增强了光敏剂Ce6的光动力抗菌效果，可高效清除包括厌氧菌在内的深层生物膜。完成杀菌后，纳米酶持续的类超氧化物歧化酶（SOD）活性还能清除残余的活性氧，减轻氧化应激损伤。更有价值的是，释放的钼离子能激活PI3K/AKT信号通路促进血管新生，同时诱导巨噬细胞向修复型的M2表型极化，并刺激牙周膜干细胞的成骨分化，从而协同促进牙周软硬组织的再生。这项研究成功地将诊断、抗菌、抗炎和促再生功能整合于一个智能响应型材料平台，为牙周炎的精准闭环治疗提供了极具临床转化潜力的新策略。

参考文献：

DOI: 10.1002/adma.202522859