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南通大學袁卉華教授團隊《Adv. Sci.》：一種仿生自修復導電水凝膠用于促進周圍神經再生

2023-08-28 來源：高分子科技

周圍神經損傷經常發生，可導致運動或感覺功能障礙，影響患者整體生活質量，由于神經自愈能力有限，神經再生是臨床的一項挑戰。水凝膠作為一種三維軟材料，具有類似于生物組織的兼容性和可調節的理化性質，在組織工程領域具有廣泛的應用前景。神經組織具有電傳導性，需要導電水凝膠材料來調控神經細胞的行為，提高神經再生的效率。因此，開發出一種新型自修復導電多功能水凝膠具有十分重要的意義。

近日，南通大學生命科學學院袁卉華教授團隊采用透明質酸鈉、胱胺二鹽酸鹽和吡咯-1-丙酸，通過可逆金屬配位和氫鍵相互作用，制備了一種可注射的自修復導電水凝膠（HASPy水凝膠），并將其應用于周圍神經組織缺損修復。采用分子動力學計算模擬手段，從分子理論層次上詮釋水凝膠的自修復機理（圖1）；牛蛙離體神經替代實驗表明HASPy水凝膠具有極好的導電性和自修復性可以用于體內神經再生（圖2）；通過大鼠坐骨神經擠壓損傷實驗，發現水凝膠能促進大鼠神經再生和相應靶器官功能的恢復，并在分子水平上進一步評估了水凝膠對神經再生過程中關鍵細胞——施萬細胞的生長和功能表達有顯著的協同作用，從而促進大鼠神經再生。轉錄組測序結果顯示HASPy水凝膠直接靶向IL-17RA，主要通過激活IL-17信號通路，促進雪旺細胞髓鞘化相關基因和蛋白的表達，通過分子動力學計算模擬（圖3）和分子實驗相結合（圖4），驗證了有利于神經再生的機理。該工作以“A bioinspired self-healing conductive hydrogel promoting peripheral nerve regeneration”為題發表在《Advanced science》上(Adv. Sci., 2023,)。文章第一作者是南通大學宣紅云/吳淑嫄/金艷。該研究得到國家自然科學基金委等的支持。

圖1 HASPy水凝膠的分子動力學模擬

圖2 水凝膠的自修復導電性及HASPy水凝膠體外替代牛蛙坐骨神經

圖3 HASPy與雪旺細胞相互作用機制的驗證

圖4 分子動力學(MD)模擬HASPy水凝膠結合IL-17或IL-17受體

該工作是團隊近期關于自修復多糖水凝膠在組織工程相關研究的最新進展之一。自修復多糖水凝膠的力學性能差往往限制其在組織工程中的應用。為此，團隊發展了納米短纖增強法（Materials Science & Engineering C, 2021, 128: 112264）和酶交聯法（Materials & Design, 2022, 217:110669）來增強自修復多糖水凝膠，并將其應用于皮膚組織的損傷修復。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202302519

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（責任編輯：xu）

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