南通大学袁卉华教授团队《Adv. Sci.》：一种仿生自修复导电水凝胶用于促进周围神经再生

2023-08-28 来源：高分子科技

周围神经损伤经常发生，可导致运动或感觉功能障碍，影响患者整体生活质量，由于神经自愈能力有限，神经再生是临床的一项挑战。水凝胶作为一种三维软材料，具有类似于生物组织的兼容性和可调节的理化性质，在组织工程领域具有广泛的应用前景。神经组织具有电传导性，需要导电水凝胶材料来调控神经细胞的行为，提高神经再生的效率。因此，开发出一种新型自修复导电多功能水凝胶具有十分重要的意义。

近日，南通大学生命科学学院袁卉华教授团队采用透明质酸钠、胱胺二盐酸盐和吡咯-1-丙酸，通过可逆金属配位和氢键相互作用，制备了一种可注射的自修复导电水凝胶（HASPy水凝胶），并将其应用于周围神经组织缺损修复。采用分子动力学计算模拟手段，从分子理论层次上诠释水凝胶的自修复机理（图1）；牛蛙离体神经替代实验表明HASPy水凝胶具有极好的导电性和自修复性可以用于体内神经再生（图2）；通过大鼠坐骨神经挤压损伤实验，发现水凝胶能促进大鼠神经再生和相应靶器官功能的恢复，并在分子水平上进一步评估了水凝胶对神经再生过程中关键细胞——施万细胞的生长和功能表达有显著的协同作用，从而促进大鼠神经再生。转录组测序结果显示HASPy水凝胶直接靶向IL-17RA，主要通过激活IL-17信号通路，促进雪旺细胞髓鞘化相关基因和蛋白的表达，通过分子动力学计算模拟（图3）和分子实验相结合（图4），验证了有利于神经再生的机理。该工作以“A bioinspired self-healing conductive hydrogel promoting peripheral nerve regeneration”为题发表在《Advanced science》上(Adv. Sci., 2023,)。文章第一作者是南通大学宣红云/吴淑嫄/金艳。该研究得到国家自然科学基金委等的支持。

图1 HASPy水凝胶的分子动力学模拟

图2 水凝胶的自修复导电性及HASPy水凝胶体外替代牛蛙坐骨神经

图3 HASPy与雪旺细胞相互作用机制的验证

图4 分子动力学(MD)模拟HASPy水凝胶结合IL-17或IL-17受体

该工作是团队近期关于自修复多糖水凝胶在组织工程相关研究的最新进展之一。自修复多糖水凝胶的力学性能差往往限制其在组织工程中的应用。为此，团队发展了纳米短纤增强法（Materials Science & Engineering C, 2021, 128: 112264）和酶交联法（Materials & Design, 2022, 217:110669）来增强自修复多糖水凝胶，并将其应用于皮肤组织的损伤修复。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202302519

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（责任编辑：xu）

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