《Scientific Reports》：Bio inspired assessment of titanium-organic framework and exosome-constructed p-Synephrine carriage: pursuing the PI3K/mTOR pathway in a simulated periodontitis
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牙周炎是一种由细菌感染与氧化应激驱动的慢性炎症性疾病，可导致牙周组织破坏甚至牙齿缺失。本研究旨在探究辛弗林（p-Synephrine）经氨基功能化钛基有机框架（NH2-MIL-125）与牙髓干细胞（DPSCs）来源外泌体递送后的抗炎与抗氧化潜力。研究人员将原代
牙周炎是一种由细菌感染与氧化应激驱动的慢性炎症性疾病，可导致牙周组织破坏甚至牙齿缺失。本研究旨在探究辛弗林（p-Synephrine）经氨基功能化钛基有机框架（NH2-MIL-125）与牙髓干细胞（DPSCs）来源外泌体递送后的抗炎与抗氧化潜力。研究人员将原代正常人牙龈角质形成细胞（PCS）与牙龈成纤维细胞（HGF）分为8组，包括对照组、脂多糖（LPS）诱导组，以及分别接受NH2-MIL-125、外泌体、游离辛弗林、辛弗林负载NH2-MIL-125（P-SYN-NH2-MIL-125）、辛弗林负载外泌体（P-SYN-Exo）处理组，并以地塞米松作为参考药物。通过酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒定量检测促炎细胞因子（IL-4、IL-6、TNF-α）及通路标志物（PI3K与mTOR），采用比色法评估抗氧化酶活性（谷胱甘肽过氧化物酶GPx、超氧化物歧化酶SOD与总抗氧化能力TAC）。结果显示，负载于NH2-MIL-125的辛弗林可降低炎症标志物水平，并通过提升GPx、SOD与TAC浓度增强抗氧化防御能力。在所有干预措施中，辛弗林负载外泌体（P-SYN-Exo）表现出最优效果，其抗氧化标志物GPx、SOD与TAC的提升幅度最高，同时促炎细胞因子IL-4、IL-6与TNF-α显著降低。此外，P-SYN-Exo对信号通路标志物PI3K与mTOR的下调作用最为显著。NH2-MIL-125与外泌体通过控释作用与改善生物利用度增强了上述效应，实现了TNF-α、IL-4与IL-6的更大幅度降低及抗氧化应激标志物的显著提升。这些发现表明，辛弗林尤其是经由NH2-MIL-125与外泌体递送的形式，有望成为牙周炎症与氧化应激管理的潜在辅助治疗方案。
本研究发表于《Scientific Reports》，针对牙周炎治疗中传统药物存在全身副作用、细菌耐药性及生物利用度低等瓶颈问题，探索天然活性成分与先进纳米递送系统结合的治疗新策略。牙周炎作为全球高发慢性炎性病，由菌斑微生物引发过度免疫反应，导致活性氧（ROS）爆发、组织破坏及牙槽骨吸收，造成巨大疾病负担。现有治疗手段以机械清创为主，辅以局部或全身抗菌药物，但长期疗效有限且伴随不良反应风险。辛弗林（p-Synephrine）是从枳实中提取的生物碱，前期研究显示其具有抗炎与抗氧化双重潜力，可通过调控PI3K/AKT、mTOR、NF-κB及Nrf2等多条信号通路发挥作用，但游离药物存在稳定性差、靶向性不足等问题。为此，研究人员构建了两种新型递送系统：一是基于钛金属有机框架（MOFs）的NH2-MIL-125载体，利用其高孔隙率、pH响应释放特性实现药物控释；二是利用牙髓干细胞（DPSCs）来源外泌体，发挥其天然纳米载体的优异生物相容性与靶向归巢能力。通过在脂多糖（LPS）诱导的体外牙周炎细胞模型中对比两种载体的治疗效果，评估其对炎症因子、氧化应激指标及PI3K/mTOR通路的影响，验证辛弗林经纳米递送后能否实现增效减毒。
关键技术方法包括：从健康志愿者拔除的无龋阻生磨牙中分离培养DPSCs，通过流式细胞术鉴定间充质干细胞表面标志物（CD105、CD73阳性，CD11、CD14阴性）完成细胞表征；收集DPSCs上清液，通过超速离心法提取外泌体，并利用透射电镜（TEM）与流式细胞术验证外泌体形态（直径30-150 nm）及表面标志物（CD9、CD63、CD81阳性）；采用溶剂挥发法制备辛弗林负载的NH2-MIL-125复合物，通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）与傅里叶变换红外光谱（FTIR）确认载药成功及材料稳定性；建立LPS诱导的PCS与HGF炎症模型，设置8组平行处理，通过MTT法筛选最佳药物作用浓度，采用ELISA与比色法检测炎症、通路及抗氧化指标，统计分析各组差异。
研究结果如下：
NH2-MIL-125的表征：XRD图谱显示载药前后特征峰与模拟谱图一致，证实晶体结构稳定；SEM与TEM观察显示载药后颗粒表面形貌未发生改变，FTIR光谱中出现辛弗林特征吸收峰，证明药物成功负载且未发生化学反应破坏载体结构。
牙髓干细胞的表征：倒置显微镜观察显示DPSCs呈典型梭形成纤维样形态，传至第3代时细胞均一性良好；流式细胞术检测显示CD105与CD73高表达（分别为100%与94.1%），CD11与CD14低表达（分别为2.33%与1.90%），符合间充质干细胞表型特征。
DPSCs外泌体的表征：TEM显示外泌体呈球形囊泡结构，空载外泌体直径为78.87 nm，载药后为55.63 nm，无聚集现象；流式检测显示外泌体表面CD9、CD63、CD81均为阳性，纯度符合实验要求。
MTT实验结果：LPS呈浓度依赖性降低PCS与HGF细胞活力（p<0.05）；游离辛弗林及空白载体在50 μg/mL浓度下细胞毒性较低；载药体系（P-SYN-NH2-MIL-125与P-SYN-Exo）在相同浓度下细胞活力下降更显著，提示药物生物活性因递送系统增强。
药物释放曲线：在pH 4.5酸性环境下，P-SYN-Exo的药物释放速率显著高于pH 7.4环境（120小时释放率达80%），符合炎症部位微酸环境触发释放的特性；P-SYN-NH2-MIL-125则表现为缓慢持续释放，120小时释放率约60%，源于静电作用与骨架结构的缓释效应。
生物标志物结果：LPS刺激使IL-4、IL-6、TNF-α水平显著升高（p<0.05），GPx、SOD、TAC活性显著降低（p<0.05）；P-SYN-Exo组对上述指标的改善效果最优，其抗炎效果优于P-SYN-NH2-MIL-125组与地塞米松组（p<0.01），抗氧化指标恢复至接近正常对照组水平。
通路标志物结果：LPS诱导后PI3K与mTOR表达显著上调（p<0.05）；P-SYN-Exo组对两条通路的下调作用最强，较P-SYN-NH2-MIL-125组差异具有统计学意义（p<0.05），证实外泌体递送可更有效阻断炎症信号传导。
讨论部分指出，牙周炎的发生发展与TLR4/NF-κB信号通路激活密切相关，LPS作为革兰氏阴性菌主要毒力因子，通过促进ROS生成与炎症因子释放加剧组织损伤。辛弗林通过抑制PI3K/mTOR通路阻断下游炎症级联反应，同时激活Nrf2通路提升内源性抗氧化酶表达，但游离药物易被代谢清除。NH2-MIL-125凭借刚性多孔结构实现药物保护，在炎症微酸环境下可控释放；而DPSCs外泌体作为内源性载体，不仅能逃避单核巨噬系统清除，还可通过表面归巢分子靶向炎症部位，二者均显著提升了辛弗林的生物利用度。研究结论强调，辛弗林负载外泌体（P-SYN-Exo）通过协同调控炎症与氧化应激双重通路，展现出优于传统药物与合成载体的治疗潜力，为牙周炎提供了一种兼具高效性与安全性的新型辅助治疗策略，但后续仍需通过动物实验与临床研究进一步验证其体内疗效与安全性。
