糖尿病牙周炎是一种因高血糖引发的慢性炎症性疾病，常伴随细菌感染、氧化应激和牙槽骨破坏，严重影响患者口腔健康与全身代谢平衡。传统治疗依赖抗生素和降糖药物，但存在口腔黏膜屏障渗透差、药物滞留时间短，药物耐药性和全身副作用等问题。

中国人民解放军空军军医大学牛丽娜教授团队在ACS Nano上发表题为“Bioactive Zn-V-Si-Ca Glass Nanoparticle Hydrogel Microneedles with Antimicrobial and Antioxidant Properties for Bone Regeneration in Diabetic Periodontitis”的文章。文章研究了一种新型的生物活性玻璃纳米颗粒水凝胶微针（OBGAP）系统，在糖尿病大鼠牙周炎模型中可促进牙槽骨再生，具有治疗潜力，拜谱生物为该研究提供了转录组学检测分析服务。

英文标题：Bioactive Zn-V-Si-Ca Glass Nanoparticle Hydrogel Microneedles with Antimicrobial and Antioxidant Properties for Bone Regeneration in Diabetic Periodontitis( ACS Nano IF:15.8)

作者单位：中国人民解放军空军军医大学

发表时间：2025.2.17

研究材料：小鼠牙周组织

拜谱提供技术：转录组学

技术路线：

NO.1研究结果

01核心技术：OBGAP水凝胶微针的设计与制备

水凝胶基质的构建：以氧化甲基丙烯酸化透明质酸（OHAMA）为凝胶骨架，与掺杂锌和钒离子的生物活性玻璃纳米颗粒 (Zn-V-BGN) 和聚乙烯亚胺交联的没食子酸（GAP）构建水凝胶（图1A-G）。

图1 OBGAP 水凝胶微针的设计与构建

微针系统的制备：利用模板复制技术制备了含有Zn-V-BGN、OHAMA和GAP的水凝胶微针贴片（图2A-J）。

图2 微针系统的制备与表征

02、Zn-V-BGN的成骨作用和降血糖作用

研究发现， Zn-V-BGN能够显著增强MC3T3细胞的成骨分化，表现为碱性磷酸酶 (ALP) 活性、茜素红染色和成骨标志物 (OCN、Runx2) 表达水平升高（图3A-F）。此外，Zn-V-BGN释放的钒离子进入血液循环，并表现出胰岛素样降血糖作用，在糖尿病大鼠模型中降低了血糖水平（图3G-I）。

图3 锌-矾-玻璃纳米颗粒对成骨细胞分化及血糖的影响

03、抗菌-抗氧化-促骨再生三维调控系统

OBGAP水凝胶微针具备良好的生物相容性及对变形链球菌和牙龈卟啉单胞菌均表现出显著的抗菌活性（图4A-D）。

图4 OBGAP水凝胶的生物相容性和抗菌活性评价

能够有效清除细胞内活性氧 (ROS)，降低DPPH自由基清除率。利用糖尿病性牙周炎大鼠模型评估了OBGAP水凝胶微针的治疗效果（图5A-F）。

图5 OBGAP水凝胶的生物相容性和抗菌活性评价

OBGAP水凝胶微针能够显著减少牙槽骨丧失，改善骨小梁结构，提高骨体积分数、骨小梁数量并降低骨小梁分离度（6A-G）。

图6 材料的体内治疗效果评价

04、机制解析：多靶点协同作用的治疗

大鼠牙周组织转录组测序结果显示（图7A-F），OBGAP水凝胶微针处理组中，与炎症和免疫反应相关的基因表达水平下调，包括JAK-STAT和NF-κB信号通路相关的基因。

图7 转录组分析OBGAP处理对牙周组织免疫调节机制

转录组测序和免疫组化实验表明OBGAP水凝胶微针能够下调中性粒细胞活化，并抑制中性粒细胞释放网状陷阱 (NETs)，从而减少炎症反应。OBGAP水凝胶微针与巨噬细胞共培养实验表明OBGAP能够促进巨噬细胞向M2型极化，而M2型巨噬细胞具有抗炎和促进组织修复的作用（图8A-Q）。

图8 OBGAP水凝胶微针治疗牙周炎的机制途径

NO.2、文章小结

本文针对糖尿病牙周炎的三大核心病理特征——细菌失调、氧化应激、骨代谢失衡，开发了一种新型多功能水凝胶微针系统（OBGAP），研究结果表明，这种微针系统表现出良好的生物相容性、抗氧化特性和可接受的机械性能。在体外实验中，微针显示出对革兰氏阴性和革兰氏阳性口腔细菌的抗菌效果。在糖尿病大鼠模型上进行的体内实验显示，该系统显著改善了牙槽骨再生，有效调节炎症微环境，RNA测序显示JAK-STAT和NF-κB炎症信号通路下调（图9），为代谢性疾病相关难愈性创面治疗提供了全新范式。

图9 机制示意图

NO.3拜谱小结

本研究通过材料科学与生物医学的交叉创新，构建了针对糖尿病牙周炎的多靶点治疗，OBGAP 水凝胶微针系统。这一策略有望为糖尿病相关炎症性疾病的精准治疗开辟新路径，有望成为连接基础研究与临床转化的桥梁。拜谱生物为该研究提供了转录组学检测分析服务。拜谱生物可提供成熟完善的转录组学、蛋白组学、代谢组学以及多组学联合产品技术服务，助力发表高分文献，欢迎致电咨询！

参考文献

[1]Li L, Qin W, Ye T, et al. Bioactive Zn-V-Si-Ca Glass Nanoparticle Hydrogel Microneedles with Antimicrobial and Antioxidant Properties for Bone Regeneration in Diabetic Periodontitis. ACS Nano. 2025;19(8):7981-7995. doi:10.1021/acsnano.4c15227