天津医大口腔医院李长义教授/陈博博士团队破解糖尿病相关颌面骨缺损修复难题

天津医大口腔医院李长义教授/陈博博士团队破解糖尿病相关颌面骨缺损修复难题

（本文整理自天津医科大学口腔医院官网）

近日，天津医科大学口腔医院李长义教授/陈博博士团队在国际知名期刊《化学工程杂志》（Chem Eng J，中科院1区Top，5Y-IF: 13.5）发表论文题为“Rapid striker and persistent defender" strategy: Aninjectable GelMA/TA-CeOzhydrogel overcoming diabeticmaxillofacial bone healing barriers through dynamic ROSmanagement（“快速突击与持久防御”策略：一种可注射的GelMA/TA-CeO2水凝胶通过动态活性氧（ROS）管理克服糖尿病颌面骨愈合障碍）的论文，围绕糖尿病颌面骨缺损“愈合慢、失败率高、微环境难重建”的临床痛点，提出一种面向真实病理节律的动态氧化应激调控生物材料策略，为代谢障碍背景下的口腔颌面骨再生提供了可转化的新路径。



糖尿病相关骨修复的关键障碍并非单纯“ROS升高”，而在于血糖波动驱动ROS呈振荡式反复出现，导致氧化应激与炎症信号持续纠缠、互相放大，进而抑制成骨、增强骨吸收，最终使缺损区域长期停留在“炎症-损伤-难再生”的不利状态。现有许多抗氧化方案往往停留在短期清除层面，难以同时满足“早期迅速压制爆发性ROS"与“后期抵御反复氧化冲击”的双重需求。

针对这一被忽视但决定成败的“动态ROS”问题，团队提出具有清晰时序逻辑的"Rapid Striker & Persistent Defender"（快速突击与持久防御）策略：以单宁酸（TA）作为“快速突击手”，用于植入早期快速清除ROS峰值、截断炎症放大链；以氧化铈纳米颗粒（CeO2）作为“持久防御者”，利用可逆氧化还原循环提供可再生、可持续的ROS清除能力，从而覆盖糖尿病愈合全程的反复氧化挑战。

 方案设计与构建


图1  GelMA/TA-CeO复合水凝胶制备及糖尿病颌面骨缺损治疗的示意图

本研究设计了具备临床操作友好性的可注射三重网络水凝胶：以GelMA光交联网络提供结构骨架，以TA-Ce的动态配位网络承载长期功能输出，并引入GelMA-TA氢键网络增强黏弹与抗疲劳特性，实现对复杂缺损形态的适形填充与稳定驻留。该体系的核心不是“堆叠成分”，而是把功能按时间维度进行编程：让TA抢占早期窗口、让CeO2接管长期窗口，形成连续不断档的微环境干预。

 主要结果和内容


图2  GelMA/TA-CeOz水凝胶的构建与表征


图3  转录组学分析揭示了复合水凝胶在体外的抗氧化与抗炎机制


图4  在糖尿病下颌骨缺损模型中复合水凝胶的体内骨再生评估

 研究结论和意义

研究在体外与体内进行了系统验证，并在糖尿病大鼠下颌骨缺损模型中证实：该策略能够在代谢异常背景下显著改善缺损区再生质量，促进新骨形成与成熟，同时兼顾材料生物相容性与组织安全性，为“糖尿病患者颌面骨重建”这一高难度场景提供了更贴近临床真实病理的材料解决方案。该工作的重要意义在于：它把糖尿病骨修复从“静态抗氧化”推进到“面向波动病理的动态ROS管理”，并将免疫重编程作为贯穿始终的关键桥梁。