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  近期，天津大學(xué)劉文廣教授團隊和天津大學(xué)天津醫(yī)院楊強主任醫(yī)師團隊聯(lián)合發(fā)表研究論文：A Nucleobase-Driven Self-Gelled Hyaluronic Acid-Based Injectable Adhesive Hydrogel Enhances Intervertebral Disc Repair。該研究將核酸堿基引入透明質(zhì)酸側(cè)鏈，在核酸堿基之間氫鍵作用的驅(qū)動下自發(fā)形成一種兼具“組織黏附性”、“良好水化能力”和“適當(dāng)力學(xué)性能”的可注射水凝膠。進(jìn)一步將MnO₂納米粒子引入其中，作為干細(xì)胞遞送體系用于促進(jìn)髓核再生，增強退變性椎間盤的治療效果（圖1）。該體系同時實現(xiàn)“植入初期改善椎間盤生物力學(xué)功能”和“改善炎癥及氧化應(yīng)激微環(huán)境，促進(jìn)髓核再生”，為治療椎間盤退變提供了一種新的選擇。

  椎間盤(IVD)主要由髓核、纖維環(huán)和軟骨終板形成，在維持人體站立、跳躍和彎曲等運動的穩(wěn)定性方面發(fā)揮著不可或缺的作用。其中，髓核(NP)主要發(fā)揮緩沖應(yīng)力和維持脊柱柔韌性的作用。然而，久坐或年齡増長以及運動損傷均可能導(dǎo)致椎間盤退變(IVDD)，俗稱腰痛，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。在臨床上，通常使用椎間盤切除術(shù)或腰椎融合術(shù)來治療IVDD，然而這可能會影響IVD的正常功能，并導(dǎo)致各種術(shù)后并發(fā)癥。因此，在椎間盤切除術(shù)后恢復(fù)其生物力學(xué)功能并促進(jìn)NP組織再生至關(guān)重要。

  透明質(zhì)酸（HA）因其良好的水化能力被廣泛應(yīng)用在髓核再生的研究中。據(jù)報道，透明質(zhì)酸溶液負(fù)載間充質(zhì)干細(xì)胞治療IVDD的研究已經(jīng)進(jìn)入二期臨床試驗。然而，透明質(zhì)酸溶液不利于將細(xì)胞穩(wěn)定保留在預(yù)期部位，并且有可能會造成細(xì)胞滲漏，導(dǎo)致骨贅的形成。因此，開發(fā)一種具有良好的細(xì)胞相容性，可注射性，黏附性能的透明質(zhì)酸水凝膠有望進(jìn)一步增強細(xì)胞療法促進(jìn)髓核再生的效果。

  在自然界中，堿基廣泛存在于脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)中，并作為氫鍵的受體和供體，形成較強的氫鍵相互作用。受堿基間氫鍵的啟發(fā)，天津大學(xué)劉文廣教授團隊將核酸堿基（胸腺嘧啶-1-乙酸）引入透明質(zhì)酸側(cè)鏈，制備了一種胸腺嘧啶改性透明質(zhì)酸（HAT）。值得注意的是，在溶于水后，HAT之間的氫鍵作用驅(qū)動其自發(fā)形成水凝膠，無需任何外加刺激或添加劑（圖2）。作為氫鍵驅(qū)動的物理凝膠，HAT具有良好的水化能力（與25歲成年人髓核的水化能力相當(dāng)）、剪切變稀行為、適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能和自愈合性能 （圖3）。HAT凝膠之間的多重物理相互作用如氫鍵，π-π堆積，疏水相互作用等也賦予了凝膠一定的組織黏附性。以上性能使HAT凝膠可作為一種干細(xì)胞遞送體系，通過微創(chuàng)方式將間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）無損注射到髓核部位。一方面，改善椎間盤的生物力學(xué)功能（壓縮失效應(yīng)力和應(yīng)力松弛能力）；另一方面，粘結(jié)破碎的髓核組織，并使外源性干細(xì)胞牢固地保留在髓核部位，防止細(xì)胞在運動過程中被擠出椎間盤從而造成骨贅的發(fā)生，加速椎間盤退變（圖4）。

圖1. HATMn-MSCs凝膠用于增強IVDD治療的示意圖

圖5. （a）動物實驗流程圖；（b）大鼠尾椎的T2核磁圖像及pfirrmann評分；（c）不同時間點的大鼠尾椎CT掃描重建結(jié)果

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202401232