《Journal of Controlled Release》：Bioinspired nanomicelles with octopus-like adhesion for microenvironmental reprogramming in periodontitis
编辑推荐：
基于生物启发的“章鱼-like”纳米微球平台通过粘附、免疫靶向和协同治疗显著改善牙周炎疗效。
刘颖珂|李佳欣|郭荣|田志鹏|王洋|李曼|朱观音|赵志和
四川大学华西口腔医院口腔疾病国家重点实验室、国家口腔医学中心、国家口腔疾病临床研究中心，中国四川成都610041
摘要
牙周炎是一种多因素疾病，其特征是细菌感染、炎症、氧化应激和骨重塑紊乱，目前的治疗方法仍然有限。有效的治疗不仅需要抗菌作用，还需要协调调节牙周微环境中的免疫和再生途径。本研究报道了一种受章鱼启发的“类章鱼”纳米胶束平台，该平台具有黏膜黏附性和免疫靶向表面，旨在提高药物保留能力、选择性递送和多功能治疗效果。苯硼酸修饰使其能够高亲和力结合黏膜糖蛋白中的唾液酸，从而延长局部滞留时间；而岩藻多糖的修饰则使纳米胶束定向作用于巨噬细胞和中性粒细胞上的清除受体，这两种细胞是牙周炎中的关键效应细胞。以大麻二酚（CBD）作为潜在的治疗载荷，该纳米胶束表现出对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）的强抗菌活性，并在体内促进免疫微环境的重塑和骨生成分化。这种双靶向策略通过调节Toll样受体（Toll-like receptors）、Janus激酶-信号转导子和转录激活因子（JAK–STAT）以及晚期糖基化终产物受体（AGE–RAGE）通路来抑制巨噬细胞的炎症和氧化应激，同时通过调节细胞凋亡、线粒体去极化和钙信号传导来减少中性粒细胞的胞外陷阱形成。在小鼠牙周炎模型中，该平台的治疗效果优于游离药物。这种多功能黏附性纳米平台集成了黏膜黏附性、免疫调节、抗菌活性和骨再生功能，为牙周炎治疗及慢性炎症疾病的微环境重编程提供了一种通用且多用途的策略。
引言
牙周炎是一种普遍的炎症性疾病，影响全球约11%的人口，是导致牙龈出血、牙槽骨丧失和牙齿脱落的主要原因[1]。除了口腔健康问题外，它还与动脉粥样硬化和糖尿病等系统性疾病密切相关[2],[3]。目前的治疗方法（机械清创和抗生素）主要旨在阻止疾病进展，但牙菌斑生物膜难以根除且容易产生抗药性；而再生手术[4],[5]在适应症有限和可预测性差方面也存在问题。由于牙周炎的多因素性质，针对单一病理因素的疗法往往难以实现长期控制[6]。这凸显了迫切需要综合治疗方法来应对复杂的牙周微环境。
牙周炎的发病机制由微生物失调和持续的免疫炎症反应驱动，其中中性粒细胞和巨噬细胞起着核心作用[7]。虽然中性粒细胞对宿主防御至关重要，但过度激活的中性粒细胞会产生过多的活性氧（ROS）、蛋白酶和中性粒细胞胞外陷阱（NETs），从而加重组织损伤和骨吸收[8],[9],[10]。促炎型M1巨噬细胞会放大炎症级联反应和破骨细胞活化，而M2巨噬细胞则通过分泌抗炎细胞因子（如IL-10）、产生生长因子并促进基质重塑来促进炎症消退和修复[11],[12]。这两种免疫细胞群体之间的失衡，加上氧化应激，破坏了核因子κB配体-骨保护素（RANKL-OPG）的平衡：RANKL刺激破骨细胞分化并促进骨吸收，而其诱饵受体OPG通过与RANKL结合来抑制这一过程，导致骨稳态失衡[13],[14]。因此，有效的治疗需要同时调节炎症、氧化应激、微生物负担和骨再生。
为应对这一挑战，我们开发了一种受章鱼启发的“类章鱼”纳米胶束平台，其中每个结构单元都经过合理设计以克服牙周炎的关键生物学障碍。苯硼酸（PBA）“触手”通过与牙周黏膜中丰富的唾液酸结合提供强黏附性[15],[16],[17]，从而延长药物在唾液和机械运动中的滞留时间。纳米胶束表面的岩藻多糖（Fu）与巨噬细胞和中性粒细胞上的清除受体A结合[18],[19],[20]，确保药物选择性递送到主导牙周炎症的免疫细胞，并具有内在的抗炎和抗氧化活性[21],[22]。脱氧胆酸（DOCA）构成疏水核心，有助于高效封装疏水性药物并稳定胶束结构。作为概念验证，将大麻二酚（CBD）装载到纳米胶束中，证明了该平台整合抗菌、抗炎、抗氧化和骨生成功能的能力[23],[24],[25]。通过在一个结构中协调这些互补功能，“纳米章鱼”不仅仅是一种疏水性药物的载体，而是一种经过合理设计的纳米治疗剂，可通过黏膜黏附性、免疫靶向和协同生物活性来重塑牙周微环境。因此，本研究旨在开发并评估一种多效组合的、受章鱼启发的牙周炎治疗方法。
材料
岩藻多糖（Fu）和来自大肠杆菌055:B5的脂多糖（LPS）购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。大麻二酚（CBD）购自云南汉蒙生物科技有限公司。脱氧胆酸、4′,6-二氨基-2-苯基吲哚（DAPI）、血红素、维生素K1、II型胶原酶和脱氧核糖核酸酶I（DNase I）购自北京Solarbio科技有限公司。4-羧基-3-氟苯硼酸购自Aladdin生化公司
“类章鱼”纳米胶束的合成与表征
首先通过酯化合成两亲性聚合物Fu–DOCA，然后通过PBA的 conjugation 得到PBA–Fu–DOCA（PFD）（图2a）[26]。结构确认通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和质子核磁共振光谱（1H NMR）完成。岩藻多糖的峰位于3.0至4.0 ppm之间，而12 ppm处的峰对应于DOCA的游离羧基（图S1）。酯化后，羧基的信号
结论
牙周炎是一种由微生物失调、免疫失衡和骨再生障碍引起的慢性炎症性疾病。在这项研究中，我们开发了一种多功能、受章鱼启发的纳米胶束（PFD/CBD），它集成了黏膜黏附性、免疫细胞靶向和多效治疗调节功能。岩藻多糖段通过清除受体A使药物选择性被巨噬细胞和中性粒细胞摄取，而苯硼酸修饰则
CRediT作者贡献声明
刘颖珂：撰写——初稿、可视化、资源准备、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构建。李佳欣：方法学设计、实验实施、数据分析。郭荣：撰写——审稿与编辑、方法学设计、概念构建。田志鹏：实验实施、数据分析。王洋：撰写——审稿与编辑、指导。李曼：撰写——审稿与编辑、指导、概念构建。朱观音：撰写——审稿与编辑、指导、项目协调。
致谢
本工作得到了四川省科技支撑计划（MZGC20240083）和中国国家自然科学基金（32271416）的支持。
