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针对牙周炎中菌斑生物膜反复黏附、细胞内细菌存活致免疫紊乱及临床疗效难预测问题，研究人员构建近红外（NIR）响应给药系统 Hemin@ER-IR808，发现其经 NIR 激活 IR808 产生活性氧（ROS）抗菌、释放 Hemin 诱导铁死亡样应激，体内可减轻炎症促修复，为牙周治疗提供新策略。
牙周炎是一种由细菌和菌斑生物膜引发的慢性炎症性疾病，不仅会导致牙齿支持组织的破坏，还可能与全身系统性疾病相关。目前，传统的牙周治疗方法如机械清创和抗生素使用，面临着诸多挑战：抗生素耐药性风险日益凸显，难以彻底清除深层非附着菌斑和细胞内细菌，而慢性炎症的持续存在又严重阻碍了牙周组织的再生。如何在有效控制感染的同时，调控炎症微环境，促进组织修复，成为牙周病治疗领域的关键科学问题。
为了攻克这些难题，南京医科大学等机构的研究人员开展了一项创新研究。他们构建了一种近红外（NIR）响应的药物递送系统 Hemin@ER-IR808，并深入探究了其在牙周炎治疗中的序贯抗菌和免疫调节作用及机制。该研究成果发表在《Bioactive Materials》上，为牙周炎的治疗提供了全新的思路和策略。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过 hypotonic dialysis 法制备 Hemin@ER-IR808，利用扫描电子显微镜（SEM）、共聚焦荧光显微镜等对其进行表征；构建体外细胞内细菌感染模型和单菌种 / 多菌种生物膜模型，运用实时定量 PCR（RT-qPCR）、蛋白质免疫印迹（Western Blot）、流式细胞术等检测相关指标；建立大鼠牙周炎模型，通过微 CT（micro-CT）、组织学染色等评估体内治疗效果。
3.1 Hemin@ER-IR808 的近红外响应释放效应
通过优化制备条件，成功构建了 Hemin@ER-IR808 系统。近红外激光照射可触发 IR808 产生活性氧（ROS），使红细胞（ER）膜开放并释放 Hemin，释放速率与激光功率和照射时间相关。该系统在体外表现出稳定的响应性释放特性，且对红细胞的基本特性无显著影响。
3.2 光动力抗菌效应
Hemin@ER-IR808 在近红外激光激活下，通过光动力疗法（PDT）产生 ROS，有效抑制浮游细菌的增殖，破坏单菌种和多菌种生物膜的结构。与单纯 Hemin@ER 相比，其抗菌效果显著增强，表明光动力效应在清除菌斑生物膜中的关键作用。
3.3 早期感染阶段诱导铁死亡样应激
在细胞内细菌感染早期（6 小时），Hemin@ER-IR808 可诱导巨噬细胞内 Fe2?浓度升高、ROS 和脂质过氧化水平增加，促进巨噬细胞向 M1 型极化，增强抗菌能力。同时，激活线粒体自噬（mitophagy），保护细胞免受过度铁死亡损伤。
3.4 抑制细胞内细菌
通过透射电子显微镜（TEM）和荧光原位杂交（FISH）等技术证实，Hemin@ER-IR808 诱导的铁死亡应激环境可有效减少巨噬细胞内牙龈卟啉单胞菌（P. g）的数量。M1 型巨噬细胞对细胞内细菌的清除能力显著强于 M2 型，进一步验证了早期 M1 极化的重要性。
3.5 调控巨噬细胞代谢重编程
RNA 测序（RNA-seq）和靶向代谢组学分析表明，Hemin@ER-IR808 通过增强糖酵解（glycolysis）和戊糖磷酸途径（PPP），促进巨噬细胞向 M1 型极化，并激活 Nrf2/HO-1 和 GPX4/SLC7A11 通路，在抗菌的同时发挥抗氧化和抗铁死亡作用。
3.6 体内抗菌与组织修复效果
在大鼠牙周炎模型中，Hemin@ER-IR808 显著减少牙周菌群数量，减轻牙周炎症，抑制牙槽骨吸收。治疗停止后，缓慢释放的 Hemin 可促进 M2 型巨噬细胞极化和牙周组织修复，实现长期疗效。
3.7 抗氧化与组织再生机制
免疫组化结果显示，Hemin@ER-IR808 可上调 GPX4、SLC7A11、Nrf2 和 HO-1 等抗氧化相关蛋白的表达，增强细胞的抗铁死亡和抗氧化能力，促进牙周胶原纤维再生和牙槽骨重建。
该研究构建的 Hemin@ER-IR808 系统通过近红外响应实现了序贯抗菌和免疫调节的双重功能：早期通过光动力效应和铁死亡应激清除菌斑生物膜和细胞内细菌，同时诱导 M1 型巨噬细胞极化以增强抗菌能力；后期通过缓慢释放 Hemin 激活抗氧化通路，促进 M2 型巨噬细胞介导的组织修复。这种创新策略不仅解决了传统治疗中感染控制不彻底和免疫调节不足的问题，还为牙周炎的临床治疗提供了一种安全、有效的新方法，有望推动牙周病治疗从单纯抗菌向精准免疫调控和组织再生的方向发展。研究中揭示的铁死亡应激、巨噬细胞极化及代谢重编程等机制，也为其他感染性疾病和炎症性疾病的治疗提供了重要的理论参考和技术借鉴。
