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首次系统提出并验证动态组织工程（ Dynamic Tissue Engineering, DTE ）策略，揭示生物材料如何在再生过程中持续参与并引导气管组织沿正确路径生长。
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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