作为世界第六大公共卫生问题,牙周炎是一种以牙周结缔组织破坏和牙槽骨逐渐吸收为特征的慢性炎症性疾病。作为成人失牙的主要原因,牙周炎不仅影响口腔局部健康,还与许多全身疾病密切相关。因此,积极治疗牙周炎对于口腔及全身健康的维护具有重要意义。牙周炎的传统治疗主要包括机械治疗以及重度牙周炎的组织再生手术,同时辅助药物治疗。虽然上述治疗方法不同程度的缓解了牙周炎的临床症状,但不同疗法的局限性让学者们急需开发一种安全有效的治疗方法以克服传统牙周炎治疗方法的不足。大量研究证实氧化应激在牙周炎的发病机制中发挥着重要作用。在慢性牙周炎微环境中,组织局部累积的过量活性氧(reactive oxygen species,ROS)不仅通过脂质过氧化、蛋白质变性和DNA损伤造成牙周组织直接损伤,同时通过调控免疫炎症反应的信号通路和转录因子还对牙周组织造成间接损伤。清除过量的ROS,恢复牙周组织的氧化还原平衡被认为是治疗牙周炎的有效手段,因此学者们将清除过量ROS作为牙周炎治疗的新靶点。碳点(carbon dots,CDs)具有粒径较小、有良好的水溶性、化学惰性、良好的生物相容性、合成方法简单以及易于修饰等优点成为生物医学领域应用的首选纳米材料。但具有ROS清除作用的碳点在牙周炎中的研究较少,更缺乏机制方面的探索。因此本研究中我们设计合成具有ROS清除作用的新型碳化聚合物点(carbonized polymer dots,CPDs),实现对牙周炎的治疗并探究氧化应激相关通路的调控机制。在第一部分实验中,以柠檬酸、N-乙酰-L-半胱氨酸(JQ1 IC50N-Acetyl-L-Cysteine,NAC)和甲酰胺为原料,通过溶剂热法制备NAC-CPDs。对制备的NAC-CPDs进行理化性质表征。透射电子显微镜观察NAC-CPDs尺寸分布均匀,形态近似球形,平均直径为3.8 nm,水溶性好。荧光光谱分析显示NAC-CPDs具有红光特性,具备体内荧光示踪性能。傅立叶变换红外光谱和X射线光电子能谱显示,NAC-CPDs由C、N、O、S元素组成,其上有丰富的含氧和硫的官能团。总抗氧化能力检测发现NAC-CPDs表现出优良抗氧化性能。通过清除H_2O_2的动力学实验发现NAC-CPDs不具有类过氧化氢酶样的活性,而电子自旋共振光谱检测发现NAC-CPDs具有出色的·OH清除能力。因此NAC-CPDs主要是作为抗氧化剂发挥作用。在第二部分实验中,通过体外细胞实验和体内动物实验评估NAC-CPDs生物安全性和成像特性。CCK-8评价NAC-CPDs对人牙周膜细胞(human periodontal ligament cells,h PDLCs)毒性,结果初步表明NAC-CPDs具有良好的生物安全性。体内动物实验通过评估体重、肝功指标、血常规指标及重要脏器的H&E染色,表明NAC-CPDs在体内具有良好的生物安全性。通过激光共聚焦显微镜观察NAC-CPDs在h PDLCs内的成像情况,结果表明NAC-CPDs能进入细胞并分布在细胞质中,其红色荧光与荧光光谱的结果一致。同时NAC-CPDs的红色荧光与线粒体靶向染料Mito-green的绿色荧光重叠,证明NAC-CPDs可到达线粒体发挥其抗氧化功能。最后通过小动物体内成像评价NAC-CPDs在小鼠体内的成像特征及代谢情况。首次发现NAC-CPDs可在上颌骨中富集,更有利于牙周炎的治疗。NAC-CPDs主要经肝脏和肾脏代谢,通过粪便和尿液排出体外。上述结果表明NAC-CPDs具有良好的生物安全性及成像功能。在第三部分实验中,通过h PDLCs评价NAC-CPDs在体外抗氧化、抗炎及促成骨能力。首先实验发现NAC-CPDs能有效地恢复H_2O_2诱导的h PDLCs形变及细胞活力的下降。其次以H_2O_2和大肠杆菌内毒素分别作为外源性和内源性ROS刺激h PDLCs。DCFH-DA结果显示NAC-CPDs能够有效清除不同来源的ROS。免疫荧光检测发现NAC-CPDs能有效地减少炎症因子NF-κB和TLR4的荧光高表达,表现出良好的抗氧化及抗炎作用。最后通过ALP及ARS评价NAC-CPDs对h PDLCs成骨分化的影响,结果表明NAC-CPDs对氧化应激状态下h PDLCs具有良好的促成骨作用,但对生理状态下h PDLCs成骨无明显影响。在第四部分实验中,通过结扎构建小鼠牙周炎模型评价NAC-CPDs对小鼠牙周炎的治疗作用并进行机制探讨。Micro-CT结果表明,NAC-CPDs能有效缓解牙周炎小鼠牙槽骨吸收同时改善骨参数指标。H&E染色、MT染色及TRAP染色结果表明Nbiocontrol bacteriaAC-CPDs能明显改善牙周炎小鼠牙周组织局部的炎症状态、胶原纤维形成以及牙槽骨的吸收。其次通过IHC评价NAC-CPDs对成骨相关蛋白的影响,结果显示NAC-CPDs促进牙周炎小鼠成骨相关蛋白OPN和RUNX2的表达。通过IHC及ELISA评估NAC-CPDs对炎症指标的影响。IHC结果表明NAC-CPDs能够减少牙周炎小鼠牙周组织中TNF-α的表达,ELISA结果发现NAC-CPDs能有效降低血液中LPS及炎症因子TNF-α、IL-6和IL-1β的水平。血常规结果显示NAC-CPDs减少血液中炎症细胞水平。上述结果表明NAC-CPDs可以有效缓解牙周组织局部和全身炎症状态。最后为了阐明NAC-CPDs对牙周炎的抗氧化治疗机制,本研究检测氧化应激重要调节因子Keap1和Nrf2。IHC结果发现NAC-CPDs能有效促进炎症状态下牙周组织中Nrf2的表达,抑制Keap1的表达。同时NAC-CPDs能有效逆转血清中氧化应激相关指标的表达。NAC-CPDs通过调节Keap1/Nrf2轴发挥抗氧化作用,不仅缓解牙周组织局部炎症及牙槽骨吸收,同时也改善全身的氧化应激Mirdametinib说明书和炎症状态。综上所述,本研究成功制备ROS清除功效的新型红光NAC-CPDs,具有良好的体内外生物安全性及成像特征,可通过Keap1/Nrf2轴有效改善牙周炎小鼠牙周组织局部及全身的氧化应激和炎症状态。