近红外光控可注射水凝胶协同米诺环素实现抗菌-骨再生双功能治疗牙周炎

针对牙周炎治疗中传统GTR膜抗菌不足与形状适配性差的问题，天津研究团队开发了基于米诺环素(MH)和AIE分子TTB的可注射水凝胶(MH-TTB@CSA)。该材料通过808 nm近红外(NIR)光控实现50°C高效抗菌(>99%)和40°C促骨分化双重模式，显著提升大鼠模型骨体积(BV/TV)，为牙周骨缺损提供精准治疗新策略。

　　

牙周炎作为困扰全球半数人口的慢性感染性疾病，其引发的牙槽骨吸收如同"沉默的土拨鼠"，悄无声息地摧毁牙齿的根基。传统治疗犹如"亡羊补牢"——即便通过龈下刮治(SRP)和引导组织再生(GTR)技术清除菌斑，仍面临两大困境：一是修剪成型的GTR膜难以贴合千奇百骨的缺损形态，二是缺乏同时抗菌和促骨再生的"智能材料"。更棘手的是，常用抗生素米诺环素虽能抑制牙龈卟啉单胞菌(P. gingivalis)等病原体，但高浓度反而会"误伤"成骨细胞，这种治疗矛盾如同走钢丝般难以平衡。

天津的研究团队在《Biomaterials Advances》发表的突破性研究中，巧妙地将AIE分子TTB纳米颗粒与米诺环素共载于羧甲基壳聚糖/海藻酸(CSA)水凝胶，创造出能随近红外光"变装"的智能材料。就像给治疗装上了"调温开关"：强激光(1.0 W/cm²)触发50°C高温灭菌模式，弱激光则切换至40°C温和促骨模式。这种"双模芭蕾"的精妙之处在于，TTB纳米颗粒的745 nm强吸收特性使其光热转换效率高达40.2%，而Ca²⁺交联的CSA网络则像智能海绵般控制药物缓释。

关键技术包括：1）通过自组装法制备DSPE-mPEG2000包覆的TTB纳米颗粒(124 nm)；2）离子交联构建可注射CSA水凝胶；3）建立大鼠牙周炎模型评估BV/TV等骨再生指标；4）采用CCK-8和活死染色验证生物相容性。

【抗菌性能】
在808 nm激光照射下，含0.06 wt% TTB的MH-TTB@CSA仅需5分钟即达50.3°C，对P. gingivalis和具核梭杆菌(F. nucleatum)的杀菌率均>99%。冷冻电镜显示细菌膜出现明显孔洞，证实光热-抗生素协同作用突破单一疗法局限。

【骨再生机制】
40°C温和光热刺激使MC3T3-E1细胞的ALP活性提升2.1倍，通过上调Runx2、OPN等成骨基因表达，促进钙结节形成。micro-CT显示治疗组大鼠的新生骨体积较对照组增加83%，接近健康组水平。

【智能切换】
调整TTB浓度(0.02-0.1 wt%)和激光功率(0.5-1.5 W/cm²)可实现40-90°C精准控温，如同"分子调光器"般自由切换抗菌/成骨模式。体外释放实验证实NIR照射可加速米诺环素释放达1.8倍，实现按需给药。

这项研究开创性地将AIE分子的光热特性与抗生素药理作用时空耦合，其重要意义在于：1）突破传统GTR膜"静态治疗"局限，实现动态响应型治疗；2）通过NIR窗口(700-900 nm)解决组织穿透深度问题；3）建立温度-浓度双参数调控体系，为其他组织工程材料设计提供范式。正如作者Dan Ding指出，这种"一石二鸟"的策略不仅适用于牙周炎，更为感染性骨缺损治疗开辟新径。研究获得天津市科技重大专项(24ZXGZSY00100)等基金支持，从分子设计到动物实验的完整证据链彰显中国学者在生物材料领域的创新实力。