深部牙周袋内的可控一氧化氮（NO）释放仍是有效治疗牙周炎的关键未满足需求，传统方法受限于靶向性差、释放不可控及深层组织穿透力不足。研究人员构建了以血红素为内源性声敏剂、S-亚硝基硫醇（SNO）为稳定NO供体的声敏血红蛋白纳米颗粒（PH-SNO），用于超声（US）介导的牙周炎协同气体-声动力治疗。超声照射下，PH-SNO通过血红素同步产生反应性氧物种（ROS）并触发S–NO键断裂实现按需NO释放；ROS与NO进一步反应生成过氧亚硝酸盐（ONOO–），发挥强效氧化-亚硝化应激。该双重效应可根除主要牙周致病菌、破坏生物膜、阻断核因子-κB（NF-κB）信号通路及NLRP3炎症小体活化，下调促炎细胞因子。体内研究证实，PH-SNO联合超声可减轻牙龈炎症、抑制破骨细胞活性、保存牙槽骨并促进组织修复，且具有优异的生物相容性，为牙周炎提供了一种安全、无创、可转化的非抗生素替代策略。
该研究针对牙周炎治疗中传统机械清创与抗生素联用存在的深层菌斑清除困难、细菌耐药及免疫失衡等问题，开发了一种超声响应的内源性血红蛋白基纳米平台PH-SNO，通过协同声动力与一氧化氮（NO）气体治疗，实现对牙周感染与炎症的双重调控。研究发表于《Nano Letters》，通过体外理化表征、抗菌抗炎评价及大鼠牙周炎模型治疗验证，证明该体系可在超声触发下同步释放ROS与NO，原位生成强效杀菌分子过氧亚硝酸盐（ONOO–），同时抑制NF-κB/NLRP3炎症轴，促进牙周组织修复与免疫稳态恢复，为深部感染性疾病提供了非抗生素、时空可控的新型治疗范式。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：以人血红蛋白（HGB）为基质，经甲氧基聚乙二醇（mPEG）共价修饰提升稳定性与降低免疫原性，引入二硫键还原生成表面巯基并进一步转化为S-亚硝基硫醇（SNO）作为NO供体，构建PH-SNO纳米颗粒；采用动态光散射与zeta电位表征其粒径与表面电荷，通过热力学计算与Griess法评估超声触发的NO释放动力学；以L929成纤维细胞与红细胞分别评价细胞与血液相容性；选取具核梭杆菌（F. nucleatum）、牙龈卟啉单胞菌（P. gingivalis）等构建体外生物膜模型，结合激光共聚焦显微镜、扫描电镜与菌落计数评估抗菌与抗生物膜效果；利用脂多糖（LPS）刺激的RAW 264.7巨噬细胞模拟炎症状态，通过免疫荧光、RT-qPCR分析炎症信号通路与巨噬细胞极化；建立大鼠结扎联合牙龈卟啉单胞菌感染的牙周炎模型，经局部给药与超声照射后，通过Micro-CT、组织学染色、免疫组化及转录组测序系统评价治疗效果与机制。
合成、表征与超声响应释放特性方面，研究人员成功制备了粒径均一（约81.2 nm）、弱正电性（4.5 mV）的PH-SNO纳米颗粒，傅里叶变换红外光谱与凝胶渗透色谱证实了mPEG与SNO基团的有效偶联，巯基转化率可达92.2%。热力学分析显示S–NO键断裂虽吉布斯自由能变化为负，但存在较高动力学势垒；超声空化产生的局部高温高压可有效克服该屏障，实现NO的可控释放，且释放量随超声强度（0.2–2.0 W/cm²）呈剂量依赖性，间歇超声可触发脉冲式释放，连续照射1小时可实现NO的持续累积与平稳释放。同时，血红蛋白中的血红素作为内源性声敏剂，在超声下可时间依赖性地产生单线态氧（1O2），与NO释放同步，保障ONOO–的高效生成。生物安全性评价显示，7.5 μM浓度下PH-SNO的细胞存活率高于80%，溶血率仅为1.27%，符合生物材料安全标准，被确定为后续实验的工作浓度。
体外抗菌与抗生物膜活性方面，PH-SNO联合超声对牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌及金黄色葡萄球菌、大肠杆菌均表现出超过95%的杀灭效率，且能显著破坏发育中及成熟生物膜结构，对发育中牙龈卟啉单胞菌生物膜的破坏率达70.6%。扫描电镜观察到细菌出现皱缩、塌陷、膜破裂与胞内物质泄漏等典型氧化损伤形态。机制上，同步释放的NO与ROS反应生成ONOO–，通过脂质过氧化、蛋白修饰、酶活性抑制与DNA断裂等多途径发挥强效广谱杀菌作用，有效克服生物膜相关耐药。
体外抗炎与免疫调节作用方面，在LPS诱导的巨噬细胞炎症模型中，PH-SNO联合超声可显著降低IL-6、IL-1β、TNF-α等促炎因子及iNOS的表达，下调幅度分别为29.7%、18.3%、27.8%与36.6%，并强力抑制NLRP3与caspase-1的mRNA水平（降幅达72.4%与78.8%）。荧光探针检测证实超声可激活PH-SNO，显著提升细胞内ROS、NO与ONOO–水平。机制研究表明，外源性NO可能通过抑制IκBα磷酸化与降解，阻断NF-κB核转位，并直接抑制NLRP3炎症小体组装与活化，减少IL-1β成熟，从而缓解过度炎症反应，促进M2型巨噬细胞极化与免疫稳态恢复。
大鼠牙周炎模型的体内疗效方面，Micro-CT三维重建显示PH-SNO联合超声治疗显著保存牙槽骨高度与结构完整性，CEJ-ABC距离由对照组的1.26 mm降至0.63 mm，骨体积分数（BV/TV）提升至73.86%，骨小梁厚度与数量增加、间距减小。细菌培养证实其有效降低龈组织细菌负荷。组织学分析显示，治疗组上皮结构完整、炎性浸润减少、胶原纤维排列致密，TRAP染色显示破骨细胞数量与活性下降；免疫组化检测到骨形成相关蛋白骨桥蛋白（OPN）、抗炎因子IL-10及M2标志物精氨酸酶-1（Arg-1）的表达分别上调5.2倍、1.9倍与3.0倍，胶原面积比例由44.06%增至78.03%，表明治疗可促进组织修复并重塑免疫微环境。全身血液学检查未发现异常，验证了良好的体内生物安全性。
转录组学机制解析方面，差异基因分析鉴定出925个差异表达基因，其中促炎基因HMGB1等显著下调，免疫抑制受体Siglec10、Clec4a3及组织修复基因Cthrc1、Grem1上调。GO富集显示下调基因富集于炎症反应、白细胞趋化与氧化应激，上调基因富集于血管生成、成骨分化与组织修复。KEGG通路分析证实IL-17信号通路、破骨细胞分化及Toll样/NOD样受体信号通路被显著抑制，补体激活、细胞因子互作等炎症网络也被广泛调控。GSEA分析进一步表明PH-SNO/US治疗系统性抑制病理性炎症与氧化应激，同时激活牙周组织再生程序。
讨论与结论部分指出，该研究构建的PH-SNO纳米平台兼具内源性声敏与按需NO释放功能，通过超声精准触发ROS与NO协同生成ONOO–，实现了对牙周致病菌的根除、生物膜的破坏及炎症免疫微环境的重塑。体内外实验一致证实其在7.5 μM浓度下具有优异的生物相容性与显著的治疗效果，能够抑制牙槽骨吸收、促进组织修复并恢复免疫稳态。该策略利用临床常用的超声设备作为外部触发源，避免了传统光触发穿透深度不足的局限，为牙周炎及其他深部感染性疾病提供了一种安全、无创、非抗生素且具备临床转化潜力的新型治疗方案。
