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四川大學王云兵教授、胡成副研究員團隊《Biomaterials》：活性氧觸發的仿生水凝膠軟支架用于缺血性中風修復

2025-02-28 來源：高分子科技

缺血性中風是導致全球死亡和殘疾的主要原因。當局灶性大腦區域的血氧供應中斷，導致腦缺血損傷時，就會發生缺血性卒中。目前，再灌注給藥（例如靜脈溶栓和血栓切除術）仍然是缺血性卒中超急性期的最佳治療方法，而由于 6 小時的治療時間窗較窄，只有約 10% 的患者從中受益。對于大多數患者來說，疾病進展為慢性期，并帶來一系列細胞和分子水平的異常，包括線粒體功能障礙、活性氧（ROS）積累、代謝紊亂、炎癥反應，并最終導致腦細胞死亡。因此，開發旨在改善缺血性卒中后不良結局和增強內源性神經發生的新療法至關重要。

針對以上問題，四川大學王云兵教授、胡成副研究員團隊報道了一種ROS觸發的透明質酸（HA）和血小板裂解物（pls）復合仿生水凝膠軟支架（pls gel）封裝基質金屬蛋白酶（MMPs）響應性甘油單硬脂酸三酯納米顆粒，負載二十二碳六烯酸（TGMS@DHA，TD）（圖1）。Pls gel可以模擬腦細胞外基質（ECM），為細胞浸潤提供物理支持，并作為生長因子（GFs）盒加速血管生成。硼酸酯鍵水凝膠可以響應活性氧并緩解氧化應激。負載的 TD 納米顆粒可以被腦梗死部位過表達的 MMPs 酶裂解，從而改善過表達 MMPs 引發的不良反應。其釋放的DHA 具有豐富的不飽和鍵，被證明不僅抑制神經炎癥和氧化應激，還參與促進神經發生。簡而言之，ROS 觸發的水凝膠支架 pls gel@TD優化了腦梗死后的病理微環境，從而支持神經干細胞的存活和分化，促進內源性再生修復過程。相關工作以“ROS-Triggered Biomimetic Hydrogel Soft Scaffold for Ischemic Stroke Repair”為題發表在《Biomaterials》期刊上，通訊作者為國家生物醫學材料工程技術研究中心主任/四川大學生物醫學工程學院院長王云兵教授和四川大學特聘副研究員胡成，論文的第一作者為四川大學博士研究生張雯。

圖1.仿生水凝膠軟支架的制備過程、機理與功能示意圖

在細胞水平建立氧-葡萄糖剝奪模型用來模擬缺血性損傷，相關實驗顯示 pls gel@TD 具有良好的細胞相容性，并且可以顯著減少海馬神經元（HT22）的早期和晚期細胞凋亡并保持線粒體正常形態（圖2）。

圖2. 仿生水凝膠支架在海馬神經元中的細胞安全性和有效性評估

由于血腦屏障（BBB）在中風后急性期的臨時通透性，因此通常使用靜脈給藥。然而，隨著 BBB 在亞急性和慢性期恢復，這種方法的有效性會降低。可注射水凝膠治療是中風后亞急性和慢性期間有前途的替代方案，因為它們可以填充 ECM 缺陷的卒中腔，并精確針對具有高神經可塑性潛力的梗死周圍區域（圖3）。在光血栓中風模型中， pls gel@TD仿生軟支架創造了一個優化的微環境，將梗死部位的不良狀態轉變為促再生狀態，并誘導了內源性神經再生，從而緩解了神經元缺血性損傷。

圖3. 仿生水凝膠支架在局灶性腦梗死小鼠中的可降解性和有效性評估

文獻鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014296122500136X#bib27

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（責任編輯：xu）

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