《Bioactive Materials》：A mitochondria-targeted nanoantioxidant restores alveolar bone homeostasis in periodontitis by quenching ROS and suppressing the cGAS-STING pathway
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本研究针对牙周炎治疗中氧化应激微环境调控不足的难题，开发了一种线粒体靶向的硒聚合物纳米复合材料TC/pSeSe。该材料通过TPP修饰实现线粒体靶向，利用二硒键的ROS响应特性释放硒元素，有效清除线粒体活性氧，抑制mtDNA-cGAS-STING炎症通路激活，并通过GPX4依赖性途径抑制铁死亡。动物实验证实TC/pSeSe能显著促进牙槽骨再生并减轻炎症，为牙周炎治疗提供了新型线粒体靶向抗氧化策略。
牙周炎作为全球第六大慢性疾病，影响着超过十亿人的口腔健康。这种由细菌感染引发的炎症性疾病，以持续性牙周组织破坏和进行性牙槽骨吸收为特征，最终导致牙齿脱落。当前常规治疗如机械清创和抗生素虽能控制感染，却难以有效调控氧化应激微环境和促进组织再生。在这一病理过程中，活性氧（ROS）尤其是线粒体来源的ROS扮演着关键角色，它们不仅加剧炎症信号传导，还驱动骨吸收和组织降解。然而，现有抗氧化策略大多缺乏亚细胞特异性，无法从源头上阻断ROS的级联放大效应。
针对这一挑战，上海交通大学医学院附属第九人民医院的研究团队在《Bioactive Materials》上发表了一项创新性研究。他们设计了一种线粒体靶向的纳米抗氧化剂TC/pSeSe，通过精准调控线粒体这一氧化应激中枢，实现了对牙周炎病理进程的多维度干预。
研究采用的核心技术包括：通过动态光散射和透射电镜进行纳米材料表征；利用电感耦合等离子体发射光谱分析硒释放动力学；采用共聚焦显微镜观察线粒体共定位；通过体外细菌培养模型评估抗菌性能；使用大鼠骨髓间充质干细胞进行成骨分化实验；通过免疫荧光和Western blot分析cGAS-STING通路关键蛋白表达；并建立大鼠丝线结扎性牙周炎模型进行体内疗效验证。
研究结果显示，TC/pSeSe纳米复合物具有理想的理化特性。透射电镜显示其粒径约为198.70纳米，zeta电位为+23.1 mV，表明TC涂层成功修饰。X射线光电子能谱证实了硒元素的存在，傅里叶变换红外光谱显示了二硒键的特征吸收峰。硒释放实验表明，TC/pSeSe在氧化条件下能实现74.7%的持续释放，而在生理环境下释放率仅为31.5%，体现了良好的ROS响应性。
在生物学功能方面，TC/pSeSe展现出多重治疗优势。抗菌实验表明，其对牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌等牙周致病菌具有显著抑制作用，能有效破坏生物膜形成。细胞实验证实，TC/pSeSe能促进骨髓间充质干细胞的成骨分化，上调RUNX2、OCN等成骨相关基因表达，并在炎症环境下仍能保持促骨形成能力。
机制研究揭示，TC/pSeSe通过线粒体靶向作用显著降低线粒体ROS水平，抑制脂质过氧化和铁死亡过程。Western blot分析显示，该材料能上调GPX4和Nrf2表达，下调ACSL4水平。更重要的是，研究发现TC/pSeSe能有效抑制mtDNA胞质泄漏，降低cGAS、STING等蛋白表达，抑制TBK1和IRF3磷酸化，从而阻断cGAS-STING通路激活。
在动物实验中，TC/pSeSe治疗显著改善了大鼠实验性牙周炎的病理表现。微CT显示牙槽骨高度恢复，骨小梁数量和厚度明显增加。组织学染色证实新骨形成增强，TRAP染色显示破骨细胞活性受到抑制。免疫荧光检测发现p-STING表达下降，血清炎症因子水平显著降低，系统性氧化应激指标也得到改善。
这项研究的创新之处在于提出了"线粒体中心"的氧化还原调控策略，通过精准靶向牙周炎病理过程中的氧化应激源头，实现了抗菌、抗炎、抗氧化和成骨促进的多重协同效应。相比传统抗氧化疗法，TC/pSeSe不仅解决了亚细胞特异性问题，还通过可控硒释放提供了持续的抗氧化支持。该研究为牙周炎治疗提供了新思路，也为其他氧化应激相关疾病的治疗策略开发提供了重要参考。
