近期,天津大學(xué)劉文廣教授團(tuán)隊(duì)和天津大學(xué)天津醫(yī)院楊強(qiáng)主任醫(yī)師團(tuán)隊(duì)聯(lián)合發(fā)表研究論文:A Nucleobase-Driven Self-Gelled Hyaluronic Acid-Based Injectable Adhesive Hydrogel Enhances Intervertebral Disc Repair。該研究將核酸堿基引入透明質(zhì)酸側(cè)鏈,在核酸堿基之間氫鍵作用的驅(qū)動(dòng)下自發(fā)形成一種兼具“組織黏附性”、“良好水化能力”和“適當(dāng)力學(xué)性能”的可注射水凝膠。進(jìn)一步將MnO2納米粒子引入其中,作為干細(xì)胞遞送體系用于促進(jìn)髓核再生,增強(qiáng)退變性椎間盤(pán)的治療效果(圖1)。該體系同時(shí)實(shí)現(xiàn)“植入初期改善椎間盤(pán)生物力學(xué)功能”和“改善炎癥及氧化應(yīng)激微環(huán)境,促進(jìn)髓核再生”,為治療椎間盤(pán)退變提供了一種新的選擇。
椎間盤(pán)(IVD)主要由髓核、纖維環(huán)和軟骨終板形成,在維持人體站立、跳躍和彎曲等運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性方面發(fā)揮著不可或缺的作用。其中,髓核(NP)主要發(fā)揮緩沖應(yīng)力和維持脊柱柔韌性的作用。然而,久坐或年齡増長(zhǎng)以及運(yùn)動(dòng)損傷均可能導(dǎo)致椎間盤(pán)退變(IVDD),俗稱腰痛,嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。在臨床上,通常使用椎間盤(pán)切除術(shù)或腰椎融合術(shù)來(lái)治療IVDD,然而這可能會(huì)影響IVD的正常功能,并導(dǎo)致各種術(shù)后并發(fā)癥。因此,在椎間盤(pán)切除術(shù)后恢復(fù)其生物力學(xué)功能并促進(jìn)NP組織再生至關(guān)重要。
透明質(zhì)酸(HA)因其良好的水化能力被廣泛應(yīng)用在髓核再生的研究中。據(jù)報(bào)道,透明質(zhì)酸溶液負(fù)載間充質(zhì)干細(xì)胞治療IVDD的研究已經(jīng)進(jìn)入二期臨床試驗(yàn)。然而,透明質(zhì)酸溶液不利于將細(xì)胞穩(wěn)定保留在預(yù)期部位,并且有可能會(huì)造成細(xì)胞滲漏,導(dǎo)致骨贅的形成。因此,開(kāi)發(fā)一種具有良好的細(xì)胞相容性,可注射性,黏附性能的透明質(zhì)酸水凝膠有望進(jìn)一步增強(qiáng)細(xì)胞療法促進(jìn)髓核再生的效果。
在自然界中,堿基廣泛存在于脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)中,并作為氫鍵的受體和供體,形成較強(qiáng)的氫鍵相互作用。受堿基間氫鍵的啟發(fā),天津大學(xué)劉文廣教授團(tuán)隊(duì)將核酸堿基(胸腺嘧啶-1-乙酸)引入透明質(zhì)酸側(cè)鏈,制備了一種胸腺嘧啶改性透明質(zhì)酸(HAT)。值得注意的是,在溶于水后,HAT之間的氫鍵作用驅(qū)動(dòng)其自發(fā)形成水凝膠,無(wú)需任何外加刺激或添加劑(圖2)。作為氫鍵驅(qū)動(dòng)的物理凝膠,HAT具有良好的水化能力(與25歲成年人髓核的水化能力相當(dāng))、剪切變稀行為、適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能和自愈合性能 (圖3)。HAT凝膠之間的多重物理相互作用如氫鍵,π-π堆積,疏水相互作用等也賦予了凝膠一定的組織黏附性。以上性能使HAT凝膠可作為一種干細(xì)胞遞送體系,通過(guò)微創(chuàng)方式將間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)無(wú)損注射到髓核部位。一方面,改善椎間盤(pán)的生物力學(xué)功能(壓縮失效應(yīng)力和應(yīng)力松弛能力);另一方面,粘結(jié)破碎的髓核組織,并使外源性干細(xì)胞牢固地保留在髓核部位,防止細(xì)胞在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中被擠出椎間盤(pán)從而造成骨贅的發(fā)生,加速椎間盤(pán)退變(圖4)。
圖1. HATMn-MSCs凝膠用于增強(qiáng)IVDD治療的示意圖
圖5. (a)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)流程圖;(b)大鼠尾椎的T2核磁圖像及pfirrmann評(píng)分;(c)不同時(shí)間點(diǎn)的大鼠尾椎CT掃描重建結(jié)果
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202401232
- 青島大學(xué)馬慶明/深圳大學(xué)張雅各 ACS AMI:具有高機(jī)械堅(jiān)固性和濕組織黏附性的自凝膠粉用于快速止血和有效傷口愈合 2024-02-06
- 長(zhǎng)春應(yīng)化所陳學(xué)思院士、賀超良研究員團(tuán)隊(duì) AFM:一種組織黏附性、免疫刺激多功能水凝膠用于腫瘤化療/免疫治療及術(shù)后傷口修復(fù) 2024-01-07
- 天大劉文廣/崔春燕、康復(fù)大學(xué)周祺惠 Nat. Commun.:聚硫辛酸基自穩(wěn)定黏附貼片用于口腔潰瘍修復(fù) 2023-11-27
- 廣東省科學(xué)院郭會(huì)龍/廣州紅會(huì)醫(yī)院于鋒、林穎 MTB:微環(huán)境調(diào)控可注射水凝膠在中耳-乳突炎性缺損修復(fù)領(lǐng)域的新應(yīng)用 2025-05-17
- 西南醫(yī)大口腔醫(yī)院陶剛/黎春暉/蔡蕊團(tuán)隊(duì):具有ROS觸發(fā)藥物釋放特性的可注射水凝膠實(shí)現(xiàn)抗菌劑和抗炎納米顆粒協(xié)同遞送用于牙周炎治療 2025-04-15
- 吉林大學(xué)劉鎮(zhèn)寧教授/王冰迪博士團(tuán)隊(duì) Adv. Sci.:亞精胺功能化可注射水凝膠減輕炎癥反應(yīng),促進(jìn)急性和糖尿病傷口愈合 2024-04-17