上海
南通大学附属医院陶然教授、马洪冬博士、韩斐博士团队设计了一种基于天然银耳多糖的智能响应型可注射双网络水凝胶（OGP@DTrep），通过螯合过量铁离子、抑制铁死亡、调节免疫和促进成骨，有效修复骨质疏松性骨缺损。相关成果以“Injectable natural Tremella-derived hydrogel for reversing ferroptosis-mediated osteoporotic microenvironment imbalance and promoting osteoregeneration”为题发表在《Biomaterials》期刊上。
亮点：创新性与突破
1、首次发现：天然银耳多糖（TP）对铁离子具有超强螯合能力，可快速清除微环境铁过载，阻断铁死亡通路。
2、多靶点调控：单一材料整合“抗铁死亡+抗氧化+免疫调节（M1→M2极化）+促血管生成+抑制破骨细胞”多重功能，重塑骨质疏松微环境。
3、天然多糖创新应用：首次将银耳多糖构建为可注射双网络水凝胶，兼具优异力学性能与生物相容性，填补其“铁代谢调控”领域空白。
WHAT：研究内容
本研究以天然银耳多糖（TP）为原料，构建ROS响应型可注射双网络水凝胶OGP@DTrep；该材料凭借TP丰富的羧基/羟基高效螯合微环境游离铁离子，并激活Nrf2/GPX4通路双重抑制成骨细胞铁死亡，同时实现OGP智能释放、免疫调控及促血管生成，在大鼠骨质疏松骨缺损模型中显著恢复骨量与微结构，为铁代谢失衡相关骨病提供了一种天然来源、多靶点干预的新策略。
图1基于银耳多糖的可注射生物材料修复骨质疏松性骨缺损的方案
WHY：研究背景与意义
骨质疏松性骨缺损因铁代谢失衡诱导的成骨细胞铁死亡而难以自愈，现有药物疗效有限且副作用大；本研究针对这一病理关键，开发基于天然银耳多糖的可注射智能水凝胶，通过螯合过量铁离子、阻断铁死亡并重塑免疫-成骨微环境，为骨质疏松骨缺损治疗提供更安全、高效、精准的新策略，兼具科学创新与临床转化价值。
HOW：研究方法
研究团队通过以下方法实现了这一创新：
1、化学改性：对天然银耳多糖进行甲基丙烯酸酯化和醛基化双重修饰，引入ROS响应的硫缩酮交联剂，并负载成骨生长肽（OGP），构建双网络水凝胶。2、ROS清除与药物释放：利用DPPH自由基清除实验和H₂O₂降解实验，验证水凝胶的ROS响应性OGP释放能力。
3、铁死亡模型：用柠檬酸铁铵（AIC）诱导细胞铁死亡，通过ROS探针、脂质过氧化、铁离子及线粒体形态检测，验证水凝胶对铁死亡的抑制作用。
4、骨质疏松模型：建立卵巢切除（OVX）大鼠股骨缺损模型，植入水凝胶后通过Micro-CT（骨密度、骨小梁参数）、组织学（H&E、Masson、甲苯胺蓝染色）及免疫组化（GPX4、Runx2等蛋白表达）评估骨再生效果，并与BMP-2/透明质酸对照组比较。
解决方案：技术优势
1、天然来源与生物相容性：以天然银耳多糖为基材，无免疫原性，细胞实验证实对多种细胞（成骨细胞、血管内皮细胞、BMSCs）均安全且促增殖。
2、双网络结构与可注射性：甲基丙烯酸酯化与醛基化TP通过光交联和动态席夫碱反应形成双网络水凝胶，兼具可注射性和形状适应性，可微创填充复杂骨缺损。
3、ROS响应的智能药物释放：硫缩酮键在高ROS环境（如骨质疏松微环境）中断裂，触发OGP的按需释放，避免暴释并延长作用时间。
结论
本研究提出了一种基于天然银耳多糖的ROS响应型可注射双网络水凝胶，通过一步光-席夫碱交联策略，在单步操作中实现铁离子动态螯合、ROS智能清除与OGP按需释放。该技术突破性解决了骨质疏松微环境铁过载诱导铁死亡、成骨/破骨失衡及炎症失控等核心难题，可在三维缺损中精准调控铁代谢、免疫极化和成骨分化。体外证实MC3T3与BMSCs在梯度铁螯合支架中保持>90%活性并呈现铁浓度依赖性成骨；体内大鼠骨质疏松模型进一步验证了该水凝胶对骨密度、微结构及运动功能的全面恢复，为功能化骨缺损修复和铁死亡相关疾病治疗提供了变革性生物材料平台。
•✦
文章来源：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2025.123532
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
