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  受損的軟骨微環(huán)境通常會導(dǎo)致植入的干細胞存活率低和分化異常，從而形成機械性能較弱的纖維軟骨。合適且安全的仿生材料可為軟骨修復(fù)提供機械性能的同時，促進軟骨再生效果。然而，基于治療肽的仿生水凝膠的機械強度調(diào)控仍相對缺乏探索，而以負反饋方式進一步應(yīng)用肽基仿生水凝膠進行缺損軟骨修復(fù)至今也鮮有報道。近期，南華大學(xué)藥學(xué)院魏華/喻翠云教授團隊報道了一種雙交聯(lián)肽基水凝膠以反饋調(diào)節(jié)方式促進軟骨再生的研究。多種分子作用力（包括主客體相互作用和大量氫鍵）的整合賦予了水凝膠優(yōu)異的自愈性和機械強度，使其具有高度協(xié)同的潤滑性能和抗壓性能。更重要的是，獨特的整合肽VPM-pmTGF-β1可以實現(xiàn)pmTGF-β1的按需釋放，這種釋放是由MMP-3響應(yīng)性裂解VPM序列觸發(fā)的。將VPM-pmTGF-β1負載水凝膠系統(tǒng)植入SD大鼠模型的軟骨缺損部位后，MMP-3觸發(fā)的pmTGF-β1按需釋放以負反饋方式抑制了IκBα/NF-κB信號通路誘導(dǎo)的軟骨炎癥反應(yīng)，同時促進了BMSCs的定向軟骨分化，實現(xiàn)了高效的軟骨再生。

  軟骨損傷后，M1巨噬細胞會釋放大量炎癥因子，如TGF-α、IL-1β和IL-6，從而破壞軟骨細胞的代謝平衡，引發(fā)炎癥反應(yīng)。這些炎癥因子與軟骨細胞膜上的特定受體結(jié)合，激活IκBα/NF-κB信號通路，導(dǎo)致軟骨細胞釋放大量誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）、環(huán)氧化酶-2（COX-2）和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）。在釋放的MMPs中，MMP-3在早期損傷軟骨中高表達，通過直接分解軟骨細胞外基質(zhì)（ECM）成分和激活其他幾種促MMPs，在軟骨降解中發(fā)揮關(guān)鍵作用。因此，抑制早期巨噬細胞釋放的炎癥因子可能是防止受損軟骨基質(zhì)降解、減輕患者疼痛的有效策略。盡管干細胞療法通過軟骨分化和旁分泌機制顯示出軟骨再生的巨大潛力，但軟骨損傷微環(huán)境中普遍存在的炎癥和氧化應(yīng)激導(dǎo)致植入的干細胞存活率低或異常分化為機械性能極弱的纖維軟骨。因此，對受損的關(guān)節(jié)微環(huán)境進行多維調(diào)節(jié)以促進干細胞存活和增殖以及定向軟骨分化以促進軟骨再生至關(guān)重要。

 圖3. 功能性多肽水凝膠促進軟骨再生。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145228

  下載：A negative feedback bionic hydrogel reverses damaged cartilage microenvironment and induces BMSCs targeted differentiation for cartilage regeneration