Nature子刊：王冕/高绍荣/李婉露合作开发新型微孔微凝胶支架，解决干细胞递送难题

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

卒中（俗称中风）是全球死亡和致残的主要原因之一，其中缺血性卒中占比高达 87%。在缺血性卒中治疗中，干细胞疗法因其在卒中后促进神经恢复的潜力以及治疗时间窗口限制少等优点备受关注。

已有临床前研究表明，神经祖细胞（NPC）移植后可以通过分化替代损伤细胞、分泌保护因子等来促进神经功能恢复。然而，NPC 移植后的在体内的存活和整合仍在存在很大的问题。为了解决这些挑战，结合生物材料的局部递送策略成为了一种潜在的解决方案。其中，可注射微凝胶支架已被证明有利于细胞浸润和组织重塑，并促进血管生成。然而，传统微凝胶缺乏足够的内部空间来支持细胞的存活和增殖，导致细胞负载率低，限制了长期修复效果。因此，开发具备优化细胞负载与存活能力的新型微凝胶支架对于推动干细胞疗法具有重要意义。

近日，同济大学生命科学与技术学院高绍荣院士团队王冕研究员与上海交通大学李婉露教授团队合作，在Nature Communications期刊发表了题为：Injectable Micropore-forming Microgel Scaffold for Neural Progenitor Cells Transplantation and Vascularization after Stroke 的研究论文。

该研究开发了一种相分离微孔微凝胶（PSMM）-基质复合支架，可用于高效递送神经祖细胞（NPC），能够通过促进血管生成和细胞存活，显著改善卒中大鼠的神经功能恢复。

研究团队首先使用双水相体系（海藻酸钠/聚乙烯醇）结合气体剪切微流控的方式，高通量制备了大小可控且具有微米级孔隙的微凝胶。实验结果显示，相较于纳米级孔隙微凝胶，微米级孔隙 PSMM 能显著提升 NPC 的密度、分布均匀性及活性，从而提高细胞负载能力。

图1. PSMM促进NPC的体外长期存活

为了提高微凝胶的可注射性和与受损部位的整合能力，研究团队在微凝胶支架内引入了Matrigel/Collagen I (M/C) 作为基质。M/C 的引入不仅提升了可注射性，保证了细胞在注射过程中的活性，还显著增强了支架的促血管生成作用。HUVEC/MSC 体外共培养实验表明，PSMM 支架的血管长度为 MM 组的 1.48 倍，显示出更优越的血管化效果。同时 HUEVC 和 HEF 的混合培养也证明了两种微凝胶组的血管化面积都显著增加，但 PSMM 支架显示出更优的血管化效果。结合微凝胶支架孔隙统计结果（PSMM组微小孔隙占比明显高于MM组），推测可能是由于 PSMM 组内部微孔隙的存在为血管的形成和迁移提供了更多的空间。

图2. PSMM支架促进体外血管化

最后，在缺血性卒中大鼠模型中，负载 NPC 的PSMM-基质复合支架，显著提升了移植细胞的存活、增殖和神经元分化，促进了卒中核心区血管新生，减少了胶质瘢痕形成，并在 28 天后明显改善了神经功能恢复。

图3. 负载 NPC 的 PSMM-基质复合支架促进大鼠卒中后损伤修复

综上，该研究开发的PSMM-基质复合支架是一种极具潜力的干细胞封装平台，兼具高通量、高生物相容性和可注射性。其微孔结构与间质基质显著提升 NPC 的递送效率以及移植后的存活，并促进神经-血管重建。该成果为卒中治疗中的干细胞递送难题提供了新的解决思路，也为神经退行性疾病的创新疗法奠定了坚实基础。

通讯作者简介：

高绍荣，中国科学院院士，教育部“长江学者”特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、中组部“万人计划”领军人才，同济大学生命科学与技术学院院长、教育部“细胞干性与命运编辑”前沿科学中心主任，聚焦于胚胎发育与细胞重编程的表观调控机制的世界前沿研究。

王冕，同济大学生命科学与技术学院特聘研究员，博士生导师，获的上海市海外高层次人才计划、浦江人才等人才计划，主持多项国家自然科学基金，科技部重点研发计划课题等项目。主要从事 3D 生物打印与器官构建，母胎界面的体外模型，干细胞递送等研究，课题组现诚聘2-3名博士后，欢迎具备干细胞、类器官或生物信息学研究背景的优秀博士加入，联系方式：mianwang@tongji.edu.cn。

李婉露，上海交通大生物医学工程学院，长聘教轨助理教授，博士生导师。上海市领军人才。主持国家自然科学基金项目，上海市“科技创新行动计划”启明星项目（扬帆专项）等。主要研究方向为利用 3D 生物打印、器官芯片等，建立脑血管疾病模型及组织工程修复研究等。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-64240-1