糖尿病环境下的骨再生修复是重大临床难题，其核心障碍在于局部微环境存在氧化应激加剧、慢性炎症持续的病理状态。
2026年5月14日，中国科学院化学研究所白春礼、王春儒、李杰和北京大学张学慧共同通讯在Advanced Materials 在线发表题为A Dual-Targeting Strategy Against ROS and GSK-3β With a PEGylated Fullerene/Smart Hydrogel Synergistic System for Diabetic Bone Regeneration的研究论文。
该研究设计合成结构明确的五聚聚乙二醇修饰富勒烯衍生物FPEG5，兼具强效活性氧清除与免疫调节双重功能。除抗氧化作用外，FPEG5可直接靶向糖原合成激酶3β（GSK3β），稳定β连环蛋白表达，同时抑制NFκB炎症信号通路。
在糖尿病病理微环境中，该双重调控机制可有效促使巨噬细胞由促炎M1型向促修复M2型极化。为实现病灶局部精准治疗，将FPEG5负载于可注射、葡萄糖及活性氧双响应型水凝胶中，实现药物按需可控释放。该复合体系可重塑局部免疫微环境，体外促进成骨细胞分化，并在糖尿病颅骨缺损模型中实现高效骨桥接再生修复。
糖尿病病理环境下的骨组织再生修复仍是严峻的临床难题，核心原因在于持续性病理炎症微环境会破坏机体正常骨愈合进程。长期高血糖诱发局部氧化应激与慢性炎症形成恶性循环；大量活性氧与促炎因子释放，促使巨噬细胞向促炎M1型极化，进一步放大炎症反应，直接抑制间充质干细胞募集与成骨细胞分化。因此，同时靶向干预氧化应激与异常免疫极化，是恢复成骨能力的关键。
自体骨、人工合成支架等传统生物材料已广泛用于临床，但难以有效调控糖尿病病灶的炎症微环境，修复效果往往不理想。目前常借助生物支架局部递送细胞因子、脂质、小分子活性物质等抗炎分子，以缓解炎症、促进骨修复。
富勒烯基纳米材料凭借优异的活性氧清除能力，展现出良好应用前景。通常通过在碳笼上修饰羟基、羧基、氨基等亲水基团提升水溶性与生物相容性，这类衍生物可通过清除活性氧抑制 NFκB 等核心促炎通路、调控巨噬细胞表型，在多种疾病中发挥抗炎作用。
该团队前期研究证实，结构明确的两亲性富勒烯衍生物可通过特异性靶向蛋白实现抗肿瘤效果。基于此，作者提出科学假设：水溶性富勒烯衍生物或可通过特异性靶向蛋白发挥抗炎作用，而不局限于传统的抗氧化机制。
但目前已报道的多数水溶性富勒烯衍生物多为结构不均一的同分异构体混合物，或需大量辅料复配，难以明确构效关系与分子靶点，极大阻碍临床转化。
为解决上述问题，该研究合成结构精准的五聚PEG修饰富勒烯衍生物FPEG5，兼具高水溶性与强效活性氧清除能力。机制研究表明FPEG5具备双重靶向调控作用：除清除活性氧外，肽中心局部稳定性分析（PELSA）证实其可直接结合糖原合成激酶3β（GSK3β）。
GSK3β是调控炎症的核心激酶，介导GSK3β/β连环蛋白与NFκB信号轴；FPEG5结合后可破坏GSK3ββ连环蛋白相互作用，抑制下游NFκB通路，促使巨噬细胞由促炎表型向促修复表型转变。
糖尿病骨缺损常伴随早期持续氧化应激、慢性炎症，且缺损形态不规则，亟需可响应释放药物、适配缺损形态的生物材料。智能水凝胶可模拟天然细胞外基质，适配复杂缺损结构，并对外界病理信号响应实现按需释药，是理想的递送载体。
该研究将FPEG5负载于聚乙烯醇苯硼酸交联剂（PVATSPBA）构建的葡萄糖活性氧双响应型智能水凝胶上，水凝胶可在高糖、高活性氧微环境中特异性降解，实现药物按需释放。在糖尿病颅骨缺损模型中，载药水凝胶可重塑局部生化微环境，实现免疫成骨协同调控，显著加速骨组织再生。
综上，该研究构建了靶向明确的新型富勒烯药效分子+病理响应型智能递送系统一体化策略，为糖尿病性骨缺损修复提供高效、可临床转化的全新方案。
