Nature子刊：陈昶/俞麟合作揭示动态材料调控气管再生新机制

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

气管是典型的复合组织器官，兼具软骨力学支撑、血管供养与上皮屏障功能，其再生过程并非一次性“搭建完成”，而是在呼吸牵张、免疫反应和组织重塑的共同作用下持续推进。如何在这一动态环境中实现稳定而有序的气管再生，始终是组织工程领域的核心挑战。

长期以来，多数工程化气管研究聚焦于初始结构设计，而材料在体内再生过程中是否、以及如何持续参与组织调控，仍缺乏系统性证据。

近日，同济大学附属上海市肺科医院陈昶教授、复旦大学俞麟教授、同济大学附属上海市肺科医院孙维言医师作为共同通讯作者（同济大学附属上海市肺科医院汤海医师、复旦大学博士生王翰宬、同济大学附属上海市肺科医院孙维言医师、同济大学博士生陈羿为该论文第一作者），在 Nature 子刊Nature Communications上发表了题为：A bio-adaptive physical hydrogel enables dynamic tissue engineering for tracheal reconstruction 的研究论文。

该研究提出了动态组织工程（Dynamic Tissue Engineering，DTE）新策略，首次从机制层面阐明了生物材料在气管再生过程中对细胞行为与组织演化的持续调控作用。

研究团队构建了一种基于 PLGA-PEG-PLGA 的生物自适应物理水凝胶（BP-Gel）。该材料形成的物理交联网络可随细胞迁移、聚集和重排动态调整。研究发现，在这一环境中，软骨细胞不再被固定于预设位置，而是自发发生空间重组，逐步形成具有发育特征的层次化软骨结构，从而显著提升工程化软骨的力学稳定性和抗降解能力。

动态组织工程气管再生策略示意图

进一步研究显示，BP-Gel还可作为递送平台，实现免疫调控因子的时序释放。通过引入负载 IL-4/IL-13 的凝胶体系，研究团队在再生早期塑造促修复免疫微环境，在不干扰软骨表型的前提下，促进血管生成并加速气道上皮成熟。

在体内模型中，基于动态组织工程策略构建的气管替代物在长期通气维持、软骨保留以及血管和上皮重建等方面均表现出更接近天然气管的功能特征。

总体而言，该研究揭示了材料-细胞-微环境动态协同是实现复杂气管再生的关键机制，为气道重建及其他复合组织工程提供了新的理论依据与潜在转化方向。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-67580-0