IF 19！含有 Mn3O4 纳米颗粒的光热水凝胶通过清除 ROS 和调节胞外基质代谢，缓解椎间盘退化

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环状纤维化（AF）损伤在椎间盘变性（IVDD）中起着关键作用，氧化应激和细胞外基质（ECM）失衡是主要的致病因素。然而，有效的修复方法有限。本研究构建了一种可注射的光热水凝胶 Mn3O4@ChS-HA，由多巴胺接枝的氧化软骨素硫酸盐（dop-OChS）、二二胺二氢化物修饰透明质酸（ADH-HA）和 Mn3O4 纳米颗粒组成，以修复 AF 损伤。Mn3O4@ChS-HA 模拟了原生椎间盘环境，具有优异的机械性能和对 AF 缺损部位的强强粘附，同时支持 Mn3O4 纳米颗粒的长期保留。Mn 3O4 纳米颗粒表现出类似于超氧化物变形酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的催化特性，能够高效清除活性氧并调节 ECM 代谢。体外和体内研究表明，Mn3O4@ChS-HA 显著抑制细胞凋亡，延缓细胞衰老，减少炎症，促进自噬，促进房颤修复。水凝胶还能恢复椎间盘高度并维持大鼠房房颤损伤模型中的 ECM 完整性。轻度光热疗法（MPTT）进一步增强这些效果，支持组织再生并延缓 IVDD 的进展。MPTT-纳米酶-水凝胶系统 Mn3O4@ChS-HA 通过调节氧化还原稳态和促进组织修复展现出多种生物功能，凸显了该方法作为 IVDD 治疗有前景策略的潜力。

创新点

1.本研究创新性地构建了一种集成“纳米酶催化治疗”、“可注射水凝胶载体”与“轻度光热疗法（MPTT）”的多功能协同治疗体系（Mn3O4@ChS-HA），该体系并非单一功能的简单叠加，而是通过材料化学设计使各组分功能有机融合，实现了对椎间盘退变（IVDD）复杂病理微环境（氧化应激、ECM失衡、炎症）的协同干预与重塑。

2.所设计的Mn3O4纳米颗粒展现出模拟超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的多重类酶催化活性，这一特性使其能够高效、持续地清除椎间盘退变微环境中积累的多种活性氧（ROS），相较于单一抗氧化策略，这种广谱抗氧化能力更贴近于恢复细胞内源性氧化还原平衡的实际需求。

3.水凝胶基质的构建策略极具仿生巧思，通过多巴胺接枝和二酰肼交联，不仅赋予了材料优异的组织粘附性与力学适配性，确保了在动态力学负荷下对缺损部位的稳定封堵和长效驻留，其组分（ChS, HA）本身更模拟了细胞外基质的生化微环境，为细胞行为调节提供了有利的物理和化学双重信号。

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Pub Date : 2025-06-20

DOI: 10.1002/adfm.202422817

Yangyang Chen,  Chan Xue,  Feifei Ni,  Binwu Hu,  Miaoheng Yan,  He Zhang,  Yuxiang Hu,  Xiaoyao Peng,  Guangfang Li,  Yu Han,  Hongjian Liu,  Zengwu Shao,  Qin Wang,  Yulong Wei