文献信息

福建医科大学口腔医学院，福建省口腔疾病重点实验室，福建省口腔生物材料口腔医学工程研究中心等团队的研究成果“Zeolitic imidazolate frameworks exert bioenergetic modulation via the cAMP/PKA/CREB signaling pathway to accelerate periodontal regeneration”（沸石咪唑骨架通过cAMP/PKA/CREB信号通路发挥生物能量调节作用促进牙周再生）在学术期刊《Chemical Engineering Journal》（IF：13.2）上发表。平生公司的离活一体CT（NEMO）在论文中提供了重要的大鼠牙槽骨图像和定量分析结果。

该论文的通讯作者为骆凯教授，第一作者为胡伟强老师。

文献摘要

牙周组织再生过程不仅需要牙周膜细胞（PDLCs）向成骨细胞分化，还需要满足其高的生物能量需求，通过调节细胞代谢来增加ATP的产生是牙周组织再生的一个有前途的策略，然而，迄今为止，调节能量代谢以促进牙周组织再生的研究进展有限。沸石咪唑骨架-8（ZIF-8）纳米颗粒被工程化以被PDLC摄取，从而增强成骨分化和线粒体能量代谢，并最终导致体内牙周缺损的加速再生。作者进一步证明了cAMP / PKA / CREB信号通路作为ZIF再生作用的关键介质。这些发现揭示了ZIF-8的生物能量活性，并为研究牙周再生的细胞能量代谢调节开辟了新途径，从而为ZIF-8衍生生物材料的后续开发奠定了基础。

实验方法

大鼠牙周缺损外科手术

所有大鼠通过腹腔注射氯胺酮诱导麻醉。随后根据先前发表的方案。在4周龄大鼠的下颌骨中构建牙周缺损模型。使用圆形钻头创建标准化牙周缺损12只大鼠随机分为3组：空白（无处理）、对照（植入胶原海绵（CS））和ZIF- 8（植入负载ZIF-8的CS）。负载ZIF-8的CS如下制备：将CS浸泡在含有30 μg/mL ZIF-8的PBS中，使其完全吸收溶液，然后置于牙周缺损部位。在4周实验期后，对所有动物实施安乐死，以采集下颌骨和内脏器官标本。

微CT扫描

采用Micro-CT扫描系统（平生医疗科技有限公司，NEMO NMC-200），对下颌骨进行扫描，应用Avatar软件（Avatar 2.0.11.4，平生医疗科技有限公司）进行三维图像采集和分析，计算骨体积/总体积比（BV/ TV）、骨小梁厚度（Tb.Th）、骨密度（BMD）和骨小梁间距（Tb.Sp）。

实验结果

为了研究ZIF-8的体内功效，产生牙周缺损的大鼠模型各组的代表性三维图像显示ZIF-8可以改善大鼠牙周缺损中的新骨形成微CT数据的结果表明，ZIF-8显著增加了牙周缺损中新骨的BV/TV、Tb.Th和BMD，伴随着Tb.Sp的显著降低（图7 c-f）。

如图7 j和图7 k所示，空白组几乎没有新骨形成，对照组仅检测到极少量的新骨形成;而ZIF-8组可以观察到明显的成熟骨组织再生;同样，空白组几乎没有纤维附着在牙根表面，与对照组相比，ZIF- 8处理的样本显示出邻近牙根的组织更好的胶原纤维，这得到了定量数据的支持，定量数据显示出上级和统计学上显著的新骨和新附着形成率（图7 g和h）。

图7. ZIF-8改善大鼠牙周缺损再生。a）ZIF-8治疗的大鼠牙周缺损示意图。b）代表性三维重建图像。c-f）BV/TV，Tb.Th，Tb、Sp和BMD。g）新骨形成率。

使用结论

本研究成功制备了具有良好生物相容性的ZIF-8纳米粒，ZIF-8纳米粒被PDLCs内化，并在溶酶体中发生酶促降解释放Zn 2+。此外，ZIF-8激活cAMP/PKA/CREB信号通路，这反过来又增强PDLC中的成骨和能量代谢，从而最终促进体内牙周缺损的再生（图8）。为牙周组织再生的调控提供了新的视角，并为ZIF-8基生物材料的进一步开发奠定了基础。

使用设备

                                  Micro CT (型号：NEMO) (平生医疗科技)

                                       影像软件：Avatar（平生医疗科技）