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  近日，吉林大學工程仿生教育部重點實驗室的劉鎮寧教授/王冰迪博士團隊，在 Advanced Science 期刊上發表了題為：“Spermidine-Functionalized Injectable Hydrogel Reduces Inflammation and Enhances Healing of Acute and Diabetic Wounds In Situ”的文章。該團隊受生物活性小分子亞精胺免疫調節功能的啟發，利用動態席夫堿反應和原位光引發聚合雙重交聯策略，開發了一種亞精胺功能化的雙網絡可注射水凝膠（DN-SPD）。體外理化實驗表明，DN-SPD水凝膠表現出良好的力學性能和組織黏附性，光交聯前的單網絡水凝膠（SN-SPD）具有優異的可注射性，可通過原位打印和光交聯形成雙網絡水凝膠。體外生物學實驗和3組動物體內實驗結果表明，DN-SPD水凝膠具有良好的生物相容性、抗氧化性、低免疫原性和優異的免疫調控作用，能夠減輕由外源性植入物和活性氧引起的炎癥反應，調控巨噬細胞向抗炎、促再生的M2表型極化，從而實現更快和更自然的急性傷口和糖尿病傷口愈合，使皮膚恢復到更接近自然皮膚的狀態。該文章利用“師法自然”的仿生思想局部施用亞精胺，為減輕外源性生物材料引起的異物反應開發了一種簡單而優雅地解決策略，并為治療慢性難愈合創面提供了新思路。這一策略可能在組織再生和器官移植方面具有重要意義。劉鎮寧教授和王冰迪博士為該文章通訊作者，博士生吳倩倩為第一作者。

  生物材料在組織工程和植入醫療器械中發揮著越來越重要的作用。然而，外源生物材料可能觸發宿主免疫系統對外來植入材料的免疫排異反應（foreign body reaction, FBR），導致嚴重炎癥。炎癥被認為是影響組織再生的一個關鍵因素。因此，地塞米松和肝素等抗炎藥物被用于賦予生物材料免疫調節功能。然而，這些藥物的使用往往導致不良反應和高昂的成本。

  在哺乳動物的受精過程中，雄性精子需要進入雌性子宮以完成受精。但精子對于雌性是一種外來物，雌性的免疫系統將被激活，消滅這些“入侵者”。亞精胺（SPD）是一種最初在精液中發現的天然多胺。有報道稱，不育男性精液中的亞精胺水平明顯較低，因此，有人推測亞精胺可以調節女性免疫系統，保護“入侵者”精子，以利于受精。與之相一致的是，動物實驗表明，亞精胺可以提高受精卵移植和發育的成功率。此外，還有一些研究已經證明亞精胺具有更廣泛的免疫調節功能，例如抗炎作用和提高抗腫瘤免疫。

圖1. 文章概要圖

文章要點

圖2. 亞精胺功能化可注射雙網絡水凝膠（DN-SPD）的理化性能

圖4. 亞精胺功能化可注射雙網絡水凝膠對巨噬細胞極化的體外調控

 圖8. 亞精胺功能化可注射雙網絡水凝膠在糖尿病小鼠創面愈合中的免疫調節作用

  綜上所述，該研究團隊成功開發了一種具有仿生抗排異免疫調控功能的可注射雙網絡水凝膠。這種水凝膠兼具優異的可注射性和理想的機械性能，不僅能夠通過免疫調控作用減少植入生物材料和ROS引起的炎癥反應，還能促進急性和糖尿病創面的修復。該研究結果表明，在植入生物材料中局部施用亞精胺為減弱植入物誘發的免疫排異反應和治療慢性難愈合創面提供了一種簡單而優雅的方法。

  論文信息：Qianqian Wu, Runjiao Yang, Wenxuan Fan, Li Wang, Jing Zhan, Tingting Cao, Qiming Liu, Xianshu Piao, Yinghui Zhong, Wenxian Zhao, Shuhan Zhang, Jiaao Yu, Song Liang, Thomas M. Roberts, Bingdi Wang*, Zhenning Liu*. Spermidine-Functionalized Injectable Hydrogel Reduces Inflammation and Enhances Healing of Acute and Diabetic Wounds In Situ. Adv. Sci. 2024, 2310162, doi.org/10.1002/advs.202310162.

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202310162