柔性生物电子“武装到牙齿”：无线水凝胶贴片助力牙周炎传感与治疗 | NSR

牙周炎是一种常见的慢性炎症性疾病，长期炎症会导致牙周组织破坏和牙槽骨吸收，严重时可引起牙齿松动甚至脱落。及时了解局部炎症状态，并进行有效干预，对于牙周疾病管理具有重要意义。然而，传统评估方法主要依赖临床检查和影像学分析，难以提供分子水平的炎症反馈；同时，常规药物治疗也难以在局部病灶处维持稳定有效的作用浓度。

无线无源水凝胶生物电子贴片的整体设计

该贴片采用多层柔性结构设计，研究团队通过气溶胶喷印技术构建了微型化、柔性化的射频电子器件，并在其表面集成基质金属蛋白酶-9（MMP-9）响应水凝胶，用于将牙周局部炎症酶活性转化为可无线读取的射频响应。MMP-9是牙周炎进展过程中与炎症活动密切相关的生物标志物。当局部炎症发生时，MMP-9可切割水凝胶中的特定肽序列，促使水凝胶发生响应性降解，进而改变射频电子器件的响应信号。在传感性能验证中，随着MMP-9浓度升高，贴片的谐振频率出现相应变化，频移信号可用于定量分析MMP-9活性。研究团队进一步比较了不同浓度和不同作用时间下的射频响应，验证了该系统对MMP-9活性的动态反馈能力。通过无线读取信号变化，即可实现对牙周炎症状态的反馈。

射频生物传感器用于MMP-9检测

与此同时，水凝胶还可作miRNA递送载体。在炎症触发下，负载的miRNA随水凝胶降解逐步释放，并进入细胞参与免疫调控。研究团队通过生物信息学分析和细胞实验筛选确定let-7c作为免疫调控分子。巨噬细胞极化在牙周炎炎症进展中具有重要作用。研究团队验证了let-7c从水凝胶中释放后的细胞摄取和免疫调控效果，所释放的let-7c可被巨噬细胞摄取，并调节与炎症反应相关的基因和蛋白表达。流式分析和转录组结果也进一步支持了let-7c对巨噬细胞表型的调控作用，提示其能够促进局部免疫状态向更有利于炎症缓解的方向转变。

响应释放的let-7c调节巨噬细胞极化

该系统能够区分健康志愿者和牙周疾病患者唾液中的MMP-9水平，检测结果与商用检测试剂盒保持了较好的一致性。此外，let-7c介导的局部免疫调控在小鼠牙周炎模型中也展现出治疗潜力，可缓解牙龈组织炎症反应，减少局部免疫细胞浸润，并调节巨噬细胞相关免疫状态。

总体而言，该研究提出了一种面向牙周炎管理的无线无源水凝胶生物电子贴片，使局部炎症状态反馈与响应性免疫干预能够在同一柔性电子平台中实现。与传统的牙周炎检测或给药方式相比，该系统更强调在牙周局部微环境中进行原位传感和按需干预，为疾病的精准检测和局部治疗提供了新的研究思路。

未来，通过调整水凝胶中的识别序列或引入不同治疗分子，该平台有望拓展至其他蛋白酶或分子靶标的检测，并可进一步应用于伤口愈合、骨关节炎及自身免疫相关疾病等慢性炎症场景。同时，结合可生物吸收电子材料，也可能推动可降解生物电子器件的发展，为慢性炎症疾病的智能化管理提供更多可能。

研究论文