上海交通大学/苏州大学《NanoLetter》水凝胶微球调节活跃的炎症

【科研摘要】

尽管可注射水凝胶微球在临床应用中显示出巨大的前景，但退行性疾病中局部过度活跃的炎症可能会损害生物材料植入的治疗功效。上海交通大学附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所崔文国教授团队、苏州大学附属第一医院骨科副主任医师顾勇/陈亮教授团队通过共价偶联APETx2并进一步加载髓核细胞来构建可注射的“肽-细胞-水凝胶”微球，这可以抑制局部炎性细胞因子风暴，从而在体外调节ECM的代谢平衡。APETx2的共价偶联保留了微球的生物相容性，并在酸性环境中超过28天实现了APETx2的受控释放。通过在第4周将“肽-细胞-水凝胶”微球递送至大鼠变性椎间盘，ASIC-3和IL-1β的表达分别显着降低了3.53倍和7.29倍。另外，ECM的含量在第8周时显着恢复。总之，所提出的策略为过度活跃的炎症反应下的组织再生提供了一种有效的方法。相关论文以题为Modulation
of Local Overactive Inflammation via Injectable Hydrogel Microspheres发表在《Nano Letter》上。

【主图见析】

示意图1.注射肽-细胞-水凝胶微球调节局部“炎症过度反应”以促进髓核再生的示意图。(A)通过微流体同步交联装置生产GelMA微球(GM)的过程，并且清洁并冷冻干燥后制备多孔的GelMA微球(GM)。(B)制备结合APETx2的GelMA微球(GA)和载有细胞的GA(GNA)，并在IVD变性的大鼠模型中注射GNA。(C)肽-细胞-水凝胶微球在IVD变性的再生中提供的功能，包括调节局部炎症，促进髓核细胞增殖和椎间盘(IVD)再生。

图1.微球上共价接枝的APETx2的表征。(A)接枝APETx2之前的GM的SEM图像。(B)接枝APETx2(GA)后的GM的SEM图像。(C)接枝APETx2之前(GM)和之后(GA)的微球的XPS分析。(D)GA和GM在400.0和167.8 eV处的详细峰，以及(E)N 1s和(F)S 2p处的高分辨率光谱。(G)嫁接FITC-BSA之前和之后的微球的荧光图像。(H)在pH
7.4和pH 6.5下从GA释放的APETx2的释放曲线。

图2.体外7天酸性酸性微环境中髓核细胞的蛋白质表达。(A)ASIC-3，炎症因子，ECM降解酶和ECM蛋白的蛋白质印迹。(B)通过半定量的ASIC-3的蛋白质表达结果。(C–E)通过半定量分析炎症因子的蛋白质表达结果。(F，G)ECM降解酶通过半定量的蛋白质表达结果。(H，I)半定量ECM蛋白的蛋白表达结果。

图3.通过成像系统进行的动物实验的放射学数据。(A)大鼠尾椎穿刺模型的建立。(B)在第4和8周时大鼠的尾椎的代表性X射线图像。(C–E)在第4周和第8周，每组DHI%的变化。(F)大鼠尾椎的代表性MRI图像。(白色箭头代表髓核。)(G)每个组在第4周和第8周的MRI分级变化。

图4.动物实验的组织学评估。(A)在第4和第8周时大鼠椎间盘的HE染色图像。(B)番红花O型快速绿色染色。(C)COL2的免疫组织化学染色。(D–F)每组在第4周和第8周的组织学等级变化。

参考文献:doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04713