类型a：原创性研究学术报告

一、研究团队与发表信息
本研究由来自中山大学光华口腔医院及广东省口腔医学重点实验室的Qipei Luo、Yuxin Yang等共同作者团队完成，通讯作者为Xinchun Zhang教授。研究成果发表于期刊*Journal of Nanobiotechnology*（2024年，卷22期287页），文章标题为《Dynamic hydrogel–metal–organic framework system promotes bone regeneration in periodontitis through controlled drug delivery》。

二、学术背景与研究目标
科学领域：本研究属于生物材料与牙周病治疗的交叉领域，聚焦于牙周炎（periodontitis）引发的牙槽骨缺损修复。
研究背景：牙周炎是一种由菌斑生物膜引发的慢性炎症性疾病，全球约7.4亿人受累。其病理特征包括牙周软组织炎症及牙槽骨渐进性破坏。现有治疗手段（如龈下刮治和引导骨再生术）受限于牙周袋复杂的细菌微环境（bacterial microenvironment）和持续的氧化应激（oxidative stress），导致骨再生效果不佳。
研究目标：开发一种基于金属有机框架（metal–organic frameworks, MOFs）和动态水凝胶（hydrogel）的智能递药系统，通过调控镁离子（Mg²⁺）和没食子酸（gallic acid, GA）的协同作用，实现抗菌、抗氧化、免疫调节及促骨再生的多功能治疗。

三、研究流程与方法
1. MOFs合成与表征
- 方法：采用水热法合成镁-没食子酸MOFs（Mg-GA），通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）验证其形貌、晶体结构和元素组成。
- 创新点：Mg-GA通过Mg²⁺与GA的六配位结构形成稳定框架，兼具Mg²⁺的促骨修复和GA的抗氧化特性。

1. 水凝胶系统构建

   • 组分：以羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan, CMCS）、葡聚糖（dextran, Dex）和4-甲酰苯硼酸（4-formylphenylboronic acid, 4-FPBA）为原料，形成双交联网络（dual-crosslinked network）。
     
   • 动态响应性：硼酸酯键（borate ester bond）和希夫碱（Schiff base）赋予水凝胶pH和活性氧（ROS）响应性，在牙周炎高pH（~9.0）和高ROS环境下触发Mg-GA按需释放。
     
   • 性能测试：通过流变学测试验证其自愈合（self-healing）和可注射性（injectability），SEM观察孔隙结构（150–250 μm），力学测试显示CSBDX@10MOF最大拉伸强度达119.5 kPa。
     

2. 体外实验验证

   • 抗菌实验：以牙龈卟啉单胞菌（*P. gingivalis*）和放线共生放线杆菌（*A. actinomycetemcomitans*）为模型，通过活/死细菌染色和菌落计数证实CSBDX@MOF显著抑制细菌存活率（p < 0.001）。
     
   • 免疫调节：在脂多糖（LPS）刺激的巨噬细胞中，CSBDX@MOF下调促炎基因（iNOS、IL-6）表达，上调抗炎基因（CD206、IL-10），流式细胞术显示M2型巨噬细胞比例增加。
     
   • 促成骨分化：通过巨噬细胞条件培养基（MCM）培养MC3T3成骨细胞，ALP染色和茜素红染色显示CSBDX@5MOF组钙结节形成面积显著增加（p < 0.01）。
     

3. 体内动物实验

   • 模型构建：SD大鼠牙周结扎法诱导牙周炎，分组为对照组（Con）、牙周炎组（PD）、CSBDX组和CSBDX@MOF组（n=6）。
     
   • 结果：Micro-CT显示CSBDX@MOF组28天后牙槽骨丧失（CEJ-ABC距离）减少50%（p < 0.001），骨体积分数（BV/TV）提高2倍。免疫组化证实其降低iNOS阳性细胞数，增加CD206和骨钙素（OCN）表达。
     

四、主要结果与逻辑链
1. 材料性能验证：MOFs的稳定释放与水凝胶的动态响应性共同解决了牙周袋药物递送难题。
2. 多功能协同：Mg²⁺直接促进成骨，GA清除ROS并调节免疫微环境，CMCS提供抗菌基础。
3. 体内外一致性：体外抗菌和免疫调节数据与体内骨再生效果形成闭环验证，证实系统可通过改善微环境促进修复。

五、结论与价值
科学意义：首次将MOFs与水凝胶动态响应性结合，提出“微环境调控-按需释药-多靶点治疗”的新策略。
应用价值：为牙周炎骨缺损提供了一种可注射、自愈合的局部治疗手段，克服传统疗法单一功能的局限性。

六、研究亮点
1. 创新材料设计：MOFs与水凝胶的双网络结构实现pH/ROS双响应释药。
2. 多机制协同：抗菌、抗氧化、免疫调节与促成骨四重功能一体化。
3. 转化潜力：动物实验证实其临床可行性，为牙周炎治疗提供新范式。

七、其他价值
本研究开发的CSBDX@MOF系统可拓展至其他慢性炎症性骨疾病（如骨质疏松或种植体周围炎）的治疗。