Adv Mater：北京大学张学慧团队研究通过磁电耦合刺激调控巨噬细胞重编程以促进感染性牙周组织再生

牙周炎是由口腔牙周致病菌感染引发的慢性炎症疾病，可导致牙周软组织不可逆损伤及牙槽骨吸收。当前牙周炎治疗策略包括根面平整术、抗生素药物治疗及引导组织再生术（GTR）。但根面平整术往往难以彻底清除龈下菌斑微生物；抗生素虽能杀灭部分致病菌，却存在耐药菌株产生及口腔微生态平衡被破坏的隐患，引导组织再生术仅能实现牙周硬组织的部分再生，无法调控口腔免疫微环境，进而限制骨再生疗效。因此，迫切需要开发兼具免疫调控、组织再生与抗菌功能的新型治疗策略。

人体生物电相关研究已取得诸多进展，研究表明，电活性生物材料在组织再生工程中具有潜在应用价值。值得关注的是，恢复骨缺损部位正常的生理电微环境可促进骨愈合进程。这类材料的电活性还可诱导活性氧（ROS）生成，从而清除病原或病变细胞。

然而，在牙周炎复杂的炎症微环境中，电活性生物材料难以长期协同发挥抗菌、理想免疫调控及组织重塑的多重功效。与需极化处理且电位会随时间衰减的传统压电材料（如聚偏氟乙烯（PVDF）或聚L-乳酸（PLLA）膜）不同，外场响应型磁电纳米颗粒能够维持稳定且长效的表面电位，克服上述局限。同时，其纳米级球形结构可消除刺激响应型膜材料（如CoFe₂O₄@BaTiO₃/P(VDF-TrFE)膜或丝素纳米带膜）固有的各向异性，能够更好地适应骨缺损部位复杂的解剖空间。

此外，与近红外光和高能超声相比，磁场具有更强的深层组织穿透能力，且对正常组织损伤极小。因此，外场响应型磁电纳米颗粒是一种极具潜力的牙周炎治疗策略，其可通过磁场实现远程精准按需调控，非常适合在复杂炎症微环境中有效促进感染性牙周组织的重塑。

图1 核壳结构磁电CFO-BFONPs疗感染性牙周炎（摘自 Advanced Materials ）

巨噬细胞作为固有免疫应答的核心调控细胞，在组织修复过程中发挥关键作用。巨噬细胞表型具有高度可塑性，M1型巨噬细胞具有促炎功能，而M2型巨噬细胞可减轻炎症反应，并促进干细胞成骨分化以加速组织修复。

既往研究表明，电活性生物材料可有效诱导巨噬细胞向促愈合的M2型极化，进而促进骨组织再生。但目前已发表的关于电活性生物材料治疗牙周炎的研究，大多聚焦于电活性膜或水凝胶，而利用磁电纳米颗粒调控巨噬细胞以促进感染性牙周骨再生的相关研究仍十分匮乏。因此，外场响应型磁电纳米材料通过调控免疫促进牙周组织再生的深层作用机制，亟待进一步阐明。

该研究制备了具有核壳结构的磁电钴铁氧体-铋铁氧体纳米颗粒（CFO-BFONPs），该材料具备优异的磁电转换性能，有望实现骨再生促进与抗菌活性的双重功效。体外磁场刺激实验表明，CFO-BFONPs可促进牙周膜干细胞（PDLSCs）成骨分化，并通过产生活性氧，对革兰氏阴性菌（牙龈卟啉单胞菌、伴放线放线杆菌）与革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）均发挥强效抗菌作用。

为阐明其免疫调控机制开展转录组测序（RNA-seq）分析，结果显示，磁电耦合刺激可通过上调巨噬细胞极化及组织再生相关关键通路，实现巨噬细胞表型重编程。机制研究进一步证实，磁电CFO-BFONPs可通过PI3K-Akt信号通路，诱导巨噬细胞从促炎的M1型向抗炎的M2型表型转化，进而增强牙周膜干细胞的成骨分化能力。

体内实验结果同样表明，磁电CFO-BFONPs可促进巨噬细胞向M2型极化，构建免疫调控微环境，从而减轻牙周组织炎症，加速牙龈卟啉单胞菌感染性牙周炎模型小鼠的骨再生进程。上述研究结果为磁电纳米颗粒在未来牙周炎，尤其是复杂感染性牙周炎治疗中的应用，提供了理论依据。

参考消息：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202517222