纳米医学
Bioactive Materials| 利用双免疫调节支架时空编程免疫-成骨级联反应以实现功能性骨再生
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详细介绍
人类正面临全球水资源短缺和数据中心能源短缺的问题，利用空气中的水分来解决水和电力问题是一个有前景的方向。这里掺入了多孔吸湿水凝胶，由与 Fe 3+和 Li+共载的海藻酸钠组成。亲水吸附位点通过离子交联和盐加荷构建，实现低脱附焓（<40 kJ mol −1），实现高效的水脱附。双离子水凝胶的水分吸收量在 90%相对湿度下超过 5.1 g −1，在 30% RH 时为 1.1 g g −1。通过设计一种具有旋转吸附/脱附区的集水装置，日产水凝胶−1 为 11.8 升，湿度为 70%。水凝胶不仅提供了丰富的水分吸附和储存位点，还为离子输送提供了通道，以提升发电能力。通过构建非对称湿度结构，水凝胶中解离的阳离子通过浓度梯度扩散到基底，电流被激发，产生高短路电流（250 μA）和开路电压（7.6 V），从而点亮多 LED 灯。
该研究以题为“Spatiotemporally programming the immune-osteogenic cascade with a dual-immunomodulatory scaffold for functional bone regeneration”发表在Bioactive Materials上。
总结
针对临界尺寸骨缺损修复中炎症微环境失控、传统骨免疫材料仅关注巨噬细胞极化而忽视间充质干细胞免疫调节功能的局限，本研究构建了一种双免疫调节骨支架（DIBS），由3D打印定向多孔羟基磷灰石框架与pH响应性氧化木葡聚糖/锶-原儿茶醛纳米颗粒水凝胶复合而成。该支架通过席夫碱与金属配位键实现酸性炎症微环境下的响应性降解与Sr²⁺、原儿茶醛的持续释放，并利用原儿茶醛作为有机-无机界面连接剂强化水凝胶与陶瓷框架的整合。在早期炎症阶段，氧化木葡聚糖直接驱动浸润巨噬细胞由M1向M2表型转变，降低TNF-α与IL-6分泌并提升IL-10与TGF-β水平；随后，酸性微环境触发的Sr²⁺与原儿茶醛释放协同增强募集至缺损区的BMSCs免疫调节功能。单细胞转录组测序从13758个细胞中鉴定出一群高表达CCL2、CCL7、CXCL1等免疫调节基因的BMSC亚群，该亚群通过分泌CCL2与巨噬细胞表面CCR2结合，以CCR2依赖方式促进M2巨噬细胞增殖与活化，进而通过BMP2与VEGF分泌促进血管生成与成骨分化。CCR2抑制剂RS504393干预实验证实，DIBS诱导的M2极化、巨噬细胞促增殖效应及下游内皮细胞成管与BMSC成骨均显著依赖于CCL2/CCR2信号轴。
参考消息：
DOI: 10.1016/j.bioactmat.2026.04.002
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