Adv Sci：刘镇宁/王冰迪团队开发新型亚精胺水凝胶，用于减轻炎症、促进伤口愈合

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

生物材料在组织工程和植入式医疗器械中发挥着越来越重要的作用。 然而，外源性生物材料可能在宿主免疫系统中引发一系列细胞和分子事件，导致炎症反应，甚至排斥反应。 事实上，炎症已被广泛认为是影响再生的关键因素。 因此，地塞米松和肝素等抗炎剂已被用于赋予植入生物材料的免疫调节功能。但 这些药物的应用往往导致不良反应和高昂的费用 。

亚精胺（SPD） 是最初在精液中发现的一种天然多胺。 近年来的研究发现，不育症男性精液中亚精胺水平明显降低，因此，亚精胺被认为可以调节女性免疫系统以保护精子，促进受精作用。 与这一假说相一致的是，动物实验表明亚精胺可以提高胚胎植入和发育的成功率。此外，还有一些研究显示， 亚精胺具有更广泛的免疫调节功能，例如抗炎作用和提高抗肿瘤免疫。

因此，在生物材料中局部应用亚精胺或许可以减轻外源性生物材料引起的炎症，促进创面愈合，从而避免免疫抑制剂引起的不良反应。

2024年4月11日，吉林大学工程放生教育部重点实验室刘镇宁教授、王冰迪博士等在Advanced Science期刊发表了题为：Spermidine-Functionalized Injectable Hydrogel Reduces Inflammation and Enhances Healing of Acute and Diabetic Wounds In Situ 的研究论文。

该研究开发了一种用于生物打印的亚精胺功能化双网络水凝胶（DN-SPD），将具有动态亚胺键但没有光交联的单网络水凝胶打印到伤口上，并进行原位光交联形成双网络水凝胶。双网络水凝胶具有良好的力学性能和组织黏附性。DN-SPD水凝胶不仅可以减轻由植入的生物材材料和活性氧引起的炎症，而且可以促进巨噬细胞向再生的M2表型极。该研究还证实了亚精胺的免疫调节作用可以促进急性伤口和糖尿病伤口更快更自然的愈合。

因此，该研究证明了亚精胺在可植入生物材料中的局部应用提供了一种简单而优雅的方法来减少由植入物引起的炎症反应和治疗慢性难愈合伤口。

伤口愈合是一个高度协调的过程，可分为4个不同阶段：止血、炎症、增殖和重塑。炎症反应在伤口愈合中发挥关键作用，未解决的炎症会阻碍愈合的进展，导致伤口愈合慢甚至不愈合。事实上，慢性不愈合伤口是糖尿病最常见的并发症之一。慢性糖尿病伤口是一个复杂的微环境，持续的炎症、晚期糖基化终产物的积累和过度的氧化应激导致局部伤口微血管并发症、神经病变和细胞衰老 。

模拟天然细胞外基质（ECM）的水凝胶（Hydrogel） 是一种很有前途的促进伤口愈合的生物材料，可注射的自愈合水凝胶可以快速注射到不规则或深度伤口中。 此 外，可注射水凝胶不仅可以微创使用，而且可以直接在目标位置进行生物打印 。

然而，由于非共价相互作用弱，可注射水凝胶的力学性能通常较差。 此外，大多数可注射水凝胶在使用后会迅速降解，因此不能提供长期的生物功能 。

在这项最新研究中，研究团队设 计了一种基于动态亚胺键可逆交联和非动态共价键不可逆交联的双网络水凝胶，以实现生物打印的优异机械强度和持续作用的理想降解率。

受亚精胺免疫调节作用的启发，研究团队开发了一种可注射的亚精胺功能化双网络水凝胶（DN-SPD），其中第一和第二网络分别由动态亚胺键和非动态光交联键形成。单网络水凝胶在光交联前表现出良好的可注射性，因此可以进行打印和原位光交联以形成双网络水凝胶 。

DN-SPD水凝胶具有良好的力学性能和组织黏附性。在小鼠模型实验中，与对照DN-DETA水凝胶相比，DN-SPD水凝胶在小鼠体内不仅可以减轻由植入的外源性生物材料和活性氧引起的炎症，而且可以促进巨噬细胞向再生的M2表型极化。此外，亚精胺的免疫调节还可以促进急性伤口和糖尿病伤口更快、更自然地愈合 。 因此，亚精胺的局部应用提供了一种简单而优雅的方法来减轻外源性生物材料引起的异物反应，以治疗慢性难愈愈合伤口。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202310162