Nat Comm｜陈昶、俞麟团队提出动态组织工程气管再生新策略

长段气管缺损的修复始终是胸外科与再生医学面临的“硬骨头” —— 气道需要长期稳定通气，同时兼顾软骨力学支撑、血管建立与上皮功能重建。在这样一个持续受力、免疫活跃、结构不断重塑的复杂环境中，传统依赖静态结构设计的气管替代物，往往难以匹配组织真实的再生需求。

2025 年 1 2 月 1 4 日 ，同济大学附属上海市肺科医院陈昶团队联合复旦大学俞麟团队在 Nature Communications 发表研究

A Bio-adaptive Physical Hydrogel Enables Dynamic Tissue Engineering for Tracheal Reconstruction

研究团队从“再生是一个动态过程”这一基本逻辑出发，构建了一种生物自适应物理水凝胶（ BP-Gel ）。该材料基于温敏性 PLGA-PEG-PLGA 三嵌段共聚物，在体内可发生溶液 - 凝胶转变，其物理交联形成的逾渗网络能够随细胞迁移与重排不断调整，为组织形成提供持续可塑的微环境。

在这一体系中，材料不再是被动支架。研究发现，软骨细胞在 BP-Gel 中具有高度空间活动性，可自发迁移、聚集并发生融合，重现了胚胎期软骨发生中 “ 间充质细胞凝聚 - 分化 - 基质沉积 ” 的发育轨迹。与传统化学交联水凝胶中细胞长期分散不同， BP-Gel 诱导形成的工程化软骨逐步建立出接近天然气管软骨的皮质 - 髓质层次结构，并表现出更优的力学稳定性与抗降解能力。

在此基础上，研究进一步整合了免疫微环境的动态调控。团队在软骨环间引入负载 IL-4/IL-13 的 IL-Gel ，实现细胞因子的时序缓释。结果显示，该策略可在不干扰软骨表型的前提下，诱导巨噬细胞向促修复表型转化，促进血管生成并加速气道上皮成熟，协同推动多组织结构的功能化重建。

在动物模型中，基于动态组织工程构建的气管替代物在长期通气维持、软骨保留、血管与上皮重建等方面均表现出更接近天然气管的结构与功能特征，验证了该策略在体内复杂再生环境中的有效性。

该研究首次将组织工程的关注焦点，从“如何构建一个稳定结构”推进至“如何在再生过程中持续引导组织演化”，系统阐明了材料-细胞-分子动态协同在复杂器官再生中的关键作用，为气管重建及其他复合组织工程提供了新的理论框架与技术路径。

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为该论文的通讯作者。同济大学附属上海市肺科医院汤海医师、博士后、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。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67580-0

制版人： 十一

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