级联多纳米酶水凝胶构建的生物活性假体界面诱导M2型巨噬细胞极化促进糖尿病骨缺损愈合

（编辑推荐）本研究创新性地将具有光热特性的黑磷量子点（BPQDs）与铜金属有机框架（Cu-MOFs）结合构建杂化纳米酶（BPQD@MOF），通过模拟葡萄糖氧化酶（GOx）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的级联催化作用，同步清除活性氧（ROS）和消耗葡萄糖，重塑糖尿病微环境。该体系修饰的Ti-6Al-4V多孔支架通过免疫调节水凝胶递送系统，有效诱导M2型巨噬细胞极化，为糖尿病骨缺损治疗提供了新型生物活性假体界面设计方案。

　　

Highlight

BPQD@MOF杂化纳米酶展现出独特的光热转化能力和级联催化特性：黑磷量子点（BPQDs）发挥葡萄糖氧化酶（GOx）样活性，将葡萄糖转化为葡萄糖酸和H₂O₂；同时铜金属有机框架（Cu-MOFs）通过模拟超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的协同作用，高效清除活性氧自由基并产生O₂。这种"一箭三雕"的设计巧妙破解了糖尿病微环境中高血糖、缺氧和氧化应激的恶性循环。

Characterization of BPQD@MOF and hydrogel

透射电镜（TEM）显示（图1A-B），Cu-MOF呈现规整的立方体结构（约170 nm），而球状BPQDs直径仅8-10 nm。两者复合后，BPQD@MOF仍保持立方体形貌，尺寸微增至180 nm。电子顺磁共振（EPR）证实其具有优异的自由基清除能力，类SOD活性较天然酶提升2.3倍。水凝胶修饰的钛支架在近红外照射下可实现>90%的细菌杀灭率，同时维持35-40℃的治疗窗口温度。

Conclusion

这项研究通过"刚柔并济"的设计策略：刚性3D打印钛合金支架模拟骨组织孔隙率和力学性能，柔性水凝胶负载BPQD@MOF纳米酶实现微环境调控。动物实验证实该体系能显著降低M1/M2巨噬细胞比例（从5.7降至1.8），促进成骨分化标志物ALP和OCN表达提升2-3倍，最终加速糖尿病大鼠颅骨缺损愈合（8周时新生骨体积增加4.6倍）。这种生物活性界面为代谢性疾病相关骨再生提供了全新治疗范式。