核壳结构CeO2@ZIF-8纳米杂化材料通过调控Ce(III)/Ce(IV)价态转换增强ROS清除能力治疗牙周炎

为解决牙周炎治疗中细菌感染、氧化应激和骨再生难以协同调控的难题，研究人员开发了具有核壳结构的CeO2@ZIF-8纳米杂化材料。通过调控ZIF-8壳层厚度优化Ce3+/Ce4+比例，该材料展现出增强的抗氧化酶模拟活性（SOD/CAT）、抗菌性能和促成骨效应，动物实验证实其可同时实现炎症缓解和牙槽骨再生。这项研究为牙周炎综合治疗提供了新型多功能纳米平台。

　　

牙周炎作为困扰全球90%人口的慢性炎症性疾病，不仅是口腔健康的"隐形杀手"，更与心血管疾病、糖尿病等全身性疾病密切相关。传统治疗手段如机械清创和抗生素虽能控制感染，却难以应对炎症引发的氧化应激风暴——过量活性氧(ROS)会打破氧化还原平衡，激活破骨细胞并抑制成骨分化，最终导致牙槽骨不可逆损伤。面对这一临床困境，北京大学口腔医学院的研究团队在《Biomaterials》发表创新成果，通过巧妙的纳米结构设计，构建出能同时"杀菌-抗氧-成骨"的三合一纳米武器。

研究团队采用溶剂热法合成单分散CeO₂纳米颗粒，通过液相浓度控制成核法在其表面生长ZIF-8壳层，利用X射线光电子能谱(XPS)分析价态变化，结合体外抗菌实验、细胞氧化应激保护和成骨分化评估体系，最终建立小鼠牙周炎模型验证治疗效果。

制备与表征
通过调控Zn²⁺浓度实现ZIF-8壳层厚度精确控制（20-80nm），XPS证实壳层增厚使Ce³⁺/Ce⁴⁺比例从1.07提升至1.82。透射电镜显示核壳结构保持完整，比表面积达832m²/g，为锌离子缓释提供条件。

抗菌与抗氧化
对MRSA、E.coli和S.mutans的抑菌率均超90%，2MeIm配体与锌离子协同破坏细菌膜结构。在H₂O₂刺激模型中，材料通过增强超氧化物歧化酶(SOD1)表达，使细胞存活率从41%提升至89%。

促成骨机制
RNA-seq分析发现材料通过氧化还原酶活性上调RUNX2、ALP等成骨基因表达。ALP活性较对照组提高2.3倍，钙结节形成量增加178%，证实其促成骨效应依赖Ce³⁺/Ce⁴⁺循环催化产生的氧空位。

动物实验
将材料与PEG4000/400混合制成可注射凝胶，治疗4周后Micro-CT显示牙槽骨体积增加62%，炎症因子TNF-α水平下降71%，实现感染控制与骨再生同步完成。

这项研究开创性地通过金属有机框架(ZIF-8)封装策略调控CeO₂纳米酶价态平衡，解决了炎症环境中Ce³⁺易被氧化的难题。所构建的"抗菌-抗氧化-成骨"协同治疗体系，为牙周炎等复杂炎症性疾病的纳米材料设计提供了新范式。特别是材料中锌离子的持续释放特性，既增强了抗菌效果，又为骨再生提供必需微量元素，展现出显著的临床转化潜力。