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  生物材料植入后，宿主的天然免疫系統(tǒng)最先發(fā)生響應(yīng)。當植入材料的性質(zhì)不理想和/或組織微環(huán)境失衡時，會導致局部發(fā)生嚴重的慢性炎癥反應(yīng)。這可能會導致組織修復時間變長甚至無法正常修復（如糖尿病足）或纖維化，致使器官功能部分或全部喪失。修復部位巨噬細胞M1（促炎）和M2（促修復）的極化平衡對組織再生十分重要。通過對材料表界面進行修飾，可以調(diào)節(jié)植入物引起的巨噬細胞極化平衡、促進功能性組織形成、加速傷口愈合。

  由富馬酸丙二酯（PPF）二醇和二異氰酸酯（PPFU）合成的不飽和聚氨酯是一種典型的生物降解性熱塑性彈性體。富馬酸單元的不飽和缺電子雙鍵易于通過Michael加成反應(yīng)等方法進一步交聯(lián)或改性。PPFU可以加工成各種形式的材料，在生物醫(yī)學中有不同的應(yīng)用。浙江大學高長有、凌君教授團隊通過硫醇-烯點擊反應(yīng)將左旋聚賴氨酸（PLL）和右旋聚賴氨酸（PDL）接枝到PPFU薄膜上，發(fā)現(xiàn)PLL/PDL接枝修飾的PPFU薄膜（PPFU-g-PLL/PDL），在沒有額外細胞因子誘導的情況下，能在體外顯著促進骨髓誘導巨噬細胞（BMDM）的M2極化，并能減弱BMDM在LPS和INF-γ誘導的情況下向M1極化的水平。這個發(fā)現(xiàn)為提高生物材料的免疫調(diào)節(jié)能力提供了有效策略和理論指導（圖1）。

圖1. PLL或PDL接枝到PPFU膜表面調(diào)控巨噬細胞極化。

  在皮下植入的模型中，PPFU-g-PLL/PDL能夠顯著上調(diào)其周圍巨噬細胞M2極化的比例，并有效減少炎癥細胞浸潤、降低纖維化包膜的厚度（圖2）。

圖2. 接枝多聚賴氨酸的PPFU膜能夠顯著減少皮下植入后引起周圍組織炎癥細胞浸潤和纖維包囊厚度，并提高巨噬細胞M2極化的比例。

  在上述結(jié)果的基礎(chǔ)上，研究團隊對聚賴氨酸接枝促進巨噬細胞極化的機理進行了進一步挖掘。他們發(fā)現(xiàn)可溶性PLL和PDL在低濃度時不會誘導巨噬細胞凋亡或誘導M2極化，而當濃度高于0.2μg/mL時則顯著誘導巨噬細胞凋亡，表明聚賴氨酸只有接枝到材料表面才能促進巨噬細胞的M2極化。聚賴氨酸修飾能夠顯著增加材料表面吸附的蛋白總量并促進BMDM在PPFU膜上的粘附和應(yīng)力纖維的組裝。巨噬細胞很可能通過膜上的CD44和整合素激活粘著斑激酶（FAK）和Rho相關(guān)蛋白激酶（ROCK）以及下游的PI3K/Akt1/mTOR信號軸，上調(diào)M2相關(guān)基因的表達而參與極化過程。

  該研究工作“Unsaturated polyurethane films grafted with enantiomeric polylysine promotes macrophage polarization to a M2 phenotype through PI3K/Akt1/mTOR axis”于近日發(fā)表在Biomaterials雜志上。論文的第一作者為浙江大學高分子系博士后段翼遠，通訊作者為浙江大學高分子系高長有教授、凌君教授。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120012