关键词：表没食子儿茶素 EGC，单宁酸TA，EGCG，四氯化硒，邻苯二胺，甲基丙烯酰化明胶GelMA
Immunomodulatory carbon dots balance the anti-inflammatory, antibacterial, and osteogenic activities of metal-phenolic network for osteomyelitis therapy
Biomaterials，Volume 334, November 2026, 124313
https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2026.124313
一、研究背景
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）诱发的骨髓炎存在三大临床难题，三者难以同步解决：
1.耐药菌生物膜难以清除：传统抗生素易诱导耐药产生，无法彻底清除骨组织深层的细菌生物膜，术后复发率高；
2.感染后微环境过度炎症：细菌持续刺激使巨噬细胞偏向促炎M1型，大量ROS与促炎因子堆积，抑制骨细胞活性、加重骨缺损；
3.炎症抑制成骨分化：紊乱的免疫微环境阻断BMSC成骨信号通路，骨再生能力受损，缺损难以自愈。现有单功能材料仅能实现抗菌或单一促骨修复，无法同步调控抗菌、抗炎、成骨三重功能。本研究筛选得到多酚-铜金属多酚网络Cu-EGC，复合具有免疫调控作用的硒掺杂碳点Se-CD，构建多功能纳米平台Se-CD@Cu-EGC，将其负载于GelMA光交联水凝胶，实现耐药骨髓炎的抗感染、免疫调控、骨修复一体化治疗。
二、Se-CD@Cu-EGC复合纳米体系与GelMA水凝胶制备工艺
1.多酚-铜金属多酚网络筛选与Cu-EGC合成
选取5种酚羟基数量不同的天然多酚（TA、EGCG、EGC、GA、Pae）与Cu⁺进行配位自组装，经系统构效关系研究证实：EGC（表没食子儿茶素）与Cu⁺组装得到的Cu-EGC具备最优的pH响应降解特性与广谱抗菌能力；铜离子联合多酚可破坏细菌细胞膜，诱导类铜死亡效应杀伤耐药菌。
2.硒掺杂碳点Se-CD合成
以咖啡酸、四氯化硒、邻苯二胺为原料，通过一步水热法合成Se掺杂碳点；Se元素赋予碳点类SOD/CAT抗氧化活性、巨噬细胞极化调控能力与促成骨活性。
3.Se-CD@Cu-EGC复合纳米平台构建
通过静电吸附将Se-CD负载于Cu-EGC金属多酚纳米颗粒表面，整合Cu-EGC强效抗菌、Se-CD免疫调控与促成骨的双重优势。
4.GelMA复合可注射光交联水凝胶制备
将Se-CD@Cu-EGC纳米颗粒分散于甲基丙烯酰化明胶GelMA前驱液，添加光引发剂Irgacure 2959后经紫外光原位交联成型，得到可注射多功能复合水凝胶，适配骨髓炎的微创植入治疗。
三、三重协同治疗分子机制
1.Cu-EGC介导强效抗MRSA抗菌机制
病灶酸性微环境触发Cu-EGC降解，缓释Cu⁺与EGC多酚：
A.Cu⁺扰乱细菌三羧酸循环，诱导细菌铜死亡；
B.多酚协同破坏细菌细胞膜完整性，抑制ATP转运，瓦解MRSA生物膜，根除耐药菌感染。
2.Se-CD调控巨噬细胞极化实现抗炎抗氧化
Se掺杂碳点具备类SOD、类CAT酶活性，可高效清除病灶处过量ROS；重编程巨噬细胞由促炎M1型极化为抗炎修复M2型，降低TNF-α、IL-6等促炎因子释放，缓解感染局部的过度炎症微环境。
3.Se-CD激活BMP/Smad通路促进骨再生
Se元素调控碳点表面电荷，激活骨髓间充质干细胞的BMP-2/Smad1/5/8信号通路，上调RUNX2、ALP、OCN、OPN等成骨标志基因，高效诱导BMSC成骨分化，修复感染性骨缺损。
4.三位一体协同增益
抗菌清除感染源、抗炎重塑修复型免疫微环境、激活成骨通路促进骨基质沉积，三者相互增益，打破“感染-炎症-骨缺损”恶性循环。
四、研究核心创新点
1.多酚构效导向的金属多酚网络精准筛选：系统对比不同酚羟基的多酚铜配位体系，明确EGC基Cu-EGC的最优抗菌性能，为MPN抗感染材料设计提供构效理论依据；
2.Se-CD与金属多酚双功能复合纳米平台：单一纳米载体同步整合强效抗菌、免疫抗炎、促成骨三重独立功能，解决骨髓炎的多病理问题；
3.硒元素双功能调控机制：Se掺杂碳点同时实现ROS清除与巨噬细胞极化调控、激活BMP成骨通路，完成免疫-成骨双向调控；
4.可注射原位光交联水凝胶载体：适配骨科微创手术需求，纳米颗粒均匀分散于GelMA基质，可长效缓释活性组分，实现感染骨缺损的局部长效治疗。
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