基于二甲双胍碳点的成骨-蛋白递送系统促进牙周炎骨再生

研究人员针对牙周炎慢性炎症抑制人牙周膜干细胞(hPDLSCs)成骨潜能的关键难题，开发了基于二甲双胍碳点(MCDs)的复合水凝胶系统Gel/MCDs@IGF-1。该系统通过激活PI3K/AKT通路增强hPDLSCs成骨分化，并利用超分子相互作用实现胰岛素样生长因子1(IGF-1)的递送保护，在SD大鼠模型中显著促进牙槽骨再生，为牙周炎治疗提供了新型纳米平台策略。

　　

牙周炎作为常见的口腔慢性炎症性疾病，其病理特征包括持续的免疫反应和病理性牙槽骨吸收，最终导致牙齿松动脱落。当前治疗面临两大核心挑战：炎症微环境会显著抑制人牙周膜干细胞(hPDLSCs)的成骨分化能力；生长因子在体内易被酶解且缺乏靶向性。如何突破这些瓶颈，实现有效的牙周组织再生，成为口腔医学领域亟待解决的科学问题。

针对这一难题，重庆医科大学附属口腔医院的研究团队在《Bioactive Materials》发表创新性研究，开发出基于二甲双胍碳点(Metformin carbon dots, MCDs)的成骨-蛋白递送系统。研究人员采用一步水热法合成MCDs，通过超分子相互作用构建MCDs@IGF-1复合物，并整合到温敏性壳聚糖/β-甘油磷酸钠/明胶(CS/β-GP/GA)水凝胶中，形成具有时序释放功能的Gel/MCDs@IGF-1复合系统。研究运用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征材料特性，通过qRT-PCR、Western blot等分子生物学方法检测成骨相关基因和蛋白表达，并建立SD大鼠牙周炎模型评估体内骨再生效果。

研究结果部分，3.1章节显示成功合成的MCDs具有4.05 nm的均匀粒径和丰富的表面官能团；3.4章节证实0.2 mg/mL MCDs可显著提升hPDLSCs在脂多糖(LPS)诱导的炎症环境中的碱性磷酸酶(ALP)活性和钙结节形成；3.5章节通过RNA测序和通路抑制实验揭示MCDs通过激活PI3K/AKT信号通路促进成骨分化；3.6-3.7章节证明MCDs@IGF-1复合物能有效保护IGF-1免受胰蛋白酶降解，其载药效率达93.26%；3.8章节开发的复合水凝胶具有温度响应性和28天的缓释特性；3.12-3.13章节的动物实验显示，该体系可使牙槽骨高度恢复近正常水平，骨体积分数(BV/TV)显著提高，并促进M2型巨噬细胞极化。

这项研究的创新性在于：首次将二甲双胍碳点的抗炎-成骨双重功能与IGF-1的干细胞招募作用相结合，通过仿生骨愈合级联的时序释放策略，实现"抗炎-招募-成骨"的协同效应。MCDs作为药物衍生碳点，既保留了母药的药理活性，又具备纳米材料特有的蛋白递送优势，为牙周炎治疗提供了全新的纳米平台。温敏水凝胶的注射特性使其能适应临床复杂的牙周解剖结构，具有重要的转化医学价值。未来研究可进一步优化载体的可逆转化机制，并开展长期安全性评价，推动该技术向临床应用迈进。