▷2024/03/08
同萃生材
#文献荟萃◁
1月份新出的生物医药水凝胶相关论文不完全统计有512篇。影响因子大于10分的160篇。本期 #文献荟萃 为大家整理了其中10篇高分热点研究，内容非常丰富，不容错过！
本期主要内容
▷ 以细菌 EPS 为基质的高活性益生菌水凝胶可通过维持稳定的皮肤微生物群和减少炎症来加速伤口愈合
▷ 一种纳米酶修饰的水凝胶对巨噬细胞重编程—血管生成的相互作用，促进糖尿病伤口修复
▷ 装载了 Apt02 改性四面体框架核酸的异质 DNA 水凝胶可加速临界尺寸骨缺损修复
▷ 一种生物活性复合水凝胶敷料，可促进急性和慢性糖尿病皮肤伤口的愈合
▷ 基于壳聚糖的强效程序控制功能水凝胶可改善线粒体功能和血管生成，用于心肌梗死的适应性修复
▷ 基于 MX 酶的润滑性混合水凝胶可逆转氧化损伤，缓解骨关节炎
▷ 可注射、抗氧化、组织粘附性纳米复合水凝胶是治疗视网膜内层损伤的一种潜在方法
▷ 具有清除 ROS 和响应性降解功能的无因子水凝胶可促进糖尿病骨愈合
▷ 用于诊断、治疗和监测梗死心脏的双向可工作微通道水凝胶缝合线
▷ 利用术后植入式水凝胶传感器超灵敏光学检测和消除残留微瘤，预防癌症复发
#01
Bioactive Materials IF=18.9
以细菌 EPS 为基质的高活性益生菌水凝胶可通过维持稳定的皮肤微生物群和减少炎症来加速伤口愈合
Highly active probiotic hydrogels matrixed on bacterial EPS accelerate wound healing via maintaining stable skin microbiota and reducing inflammation（2024.1.19）
摘要：
皮肤微生物群在伤口愈合中发挥着重要作用，但皮肤损伤极易造成伤口感染，导致皮肤微生物群遭到破坏。然而，传统的抗菌水凝胶同时消除了益生菌和致病菌，破坏了皮肤微生物群的平衡。因此，开发一种既能抵御外来致病菌，又能保持皮肤微生物群稳定的伤口敷料非常重要。受活菌疗法的启发，该研究设计了一种具有高活性的益生菌水凝胶（HAEPS@L.sei gel），用于促进伤口愈合。封装在水凝胶中的副干酪乳杆菌 TYM202 具有促进伤口愈合的活性，而水凝胶基质 EPS-M76 具有益生元活性，可促进副干酪乳杆菌 TYM202 的增殖和新陈代谢。在伤口愈合过程中，HAEPS@L.sei 凝胶会释放乳酸和醋酸，以抵御致病菌的生长，同时在门水平上维持固醇菌和蛋白菌的平衡，从而保持皮肤微生物群的稳定性。研究结果表明，活益生菌水凝胶可降低伤口愈合过程中的炎症发生率，同时促进血管生成，增加胶原蛋白沉积。这项研究为开发基于活菌水凝胶的伤口敷料提供了新思路。
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.01.011
#02
Bioactive Materials IF=18.9
一种纳米酶修饰的水凝胶对巨噬细胞重编程—血管生成的相互作用，促进糖尿病伤口修复
A nanoenzyme-modified hydrogel targets macrophage reprogramming-angiogenesis crosstalk to boost diabetic wound repair（2024.1.18）
摘要：
糖尿病伤口的发生率和发病率逐渐上升。免疫失衡引起的过度炎症导致伤口愈合延迟。在这里，我们揭示了内皮细胞中 NLRP3 炎症通路的激活与巨噬细胞在氧化微环境中通过 cGAS-STING 通路极化之间的相互联系。为了在修复线粒体氧化损伤的基础上加强免疫调节，该研究开发了一种涂有二氧化铈的沸石咪唑酸框架-8，它携带 Rho 相关蛋白激酶抑制剂 Y-27632（CeO2-Y@ZIF-8）。它被封装在具有阳离子季铵盐基团的光交联水凝胶（GelMA）中，这种水凝胶（CeO2-Y@ZIF-8@Gel）具有抗菌特性。具有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的 CeO2 可以清除过量的活性氧，从而清除线粒体的损伤，而 Y-27632 则可以修复受损的线粒体 DNA，从而改善内皮细胞的增殖。当内皮细胞吸收 CeO2-Y@ZIF-8 NPs， 将细胞和线粒体中的过氧化物降解为水和氧气后，NLRP3 炎症通路受到抑制，氧化损伤的线粒体DNA（Ox-mtDNA，一种损伤相关的分子模式）通过线粒体膜通道泄漏而减少。此外，由于 Ox-mtDNA 激活的 cGAS-STING 通路下调，M2 表型极化和抗炎因子增加。总之，CeO2-Y@ZIF-8@凝胶通过重塑巨噬细胞重编程与血管生成之间的相互关系，缓解了微环境中的炎症，加速了伤口愈合。
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.01.005
#03
Bioactive Materials IF=18.9
装载了 Apt02 改性四面体框架核酸的异质 DNA 水凝胶可加速临界尺寸骨缺损修复
Heterogeneous DNA hydrogel loaded with Apt02 modified tetrahedral framework nucleic acid accelerated critical-size bone defect repair（2024.1.18）
摘要：
由创伤、感染和肿瘤引起的节段性骨缺损给临床带来了严峻的挑战。传统的骨修复材料，如自体和异体骨移植，存在来源稀缺和免疫排斥风险等局限性。核酸纳米技术的出现，尤其是 DNA 水凝胶在组织工程中的应用，因其生物相容性、生物可降解性和可编程性，提供了一种前景广阔的解决方案。然而，这些水凝胶通常受到高凝胶化温度（∼46 °C）和高建造成本的阻碍，限制了细胞的封装和更广泛的应用。我们的研究介绍了一种利用核酸纳米技术开发的新型聚合物改性 DNA 水凝胶，其凝胶温度为 37 °C，生物相容性更好，而且成本低廉。这种水凝胶加入了四面体框架核酸（tFNA），以促进成骨矿化。此外，考虑到 tFNA 的可修改性，作者用 Aptamer02（Apt02）对其链进行了改性，Apt02 是一种已知能促进血管生成的适配体。这种双管齐下的方法大大加速了骨髓基质细胞（BMSCs）的成骨分化和人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的血管生成，细胞测序分别证实了它们的靶向功效。在有临界大小颅骨缺损的大鼠身上进行的体内实验证明了它们在促进新骨形成方面的有效性。这项创新不仅为修复节段性骨缺损提供了可行的解决方案，还为未来骨组织器官的构建开辟了前进的道路，标志着组织工程和再生医学的重大进步。
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.01.009
#04
Bioactive Materials IF=18.9
一种生物活性复合水凝胶敷料，可促进急性和慢性糖尿病皮肤伤口的愈合
A bioactive composite hydrogel dressing that promotes healing of both acute and chronic diabetic skin wounds（2024.1.3）
摘要：
间充质干细胞衍生的外泌体（MSC-Exos）具有抗炎和血管生成特性，对伤口愈合有好处。壳聚糖（CS）具有良好的生物相容性，可加速细胞迁移、粘附和增殖。生物活性玻璃（BG）和二氧化钛（TiO2）纳米颗粒释放的离子具有持续的血管生成和抗菌功效。本研究用包裹了羧甲基壳聚糖（CMCS）、壳聚糖纳米颗粒（CS-NPs）、生物活性玻璃（BG）和二氧化钛（TiO2）纳米颗粒的外泌体合成了 CMCS-CEBT 水凝胶，以初步评估其对治疗全厚皮肤缺损、糖尿病伤口和烧伤引起的烧伤皮肤损伤的影响。体外分析表明，该水凝胶具有良好的细胞兼容性，能刺激内皮细胞粘附和增殖，并具有抗炎、血管生成和抗菌活性。在体内，复合水凝胶敷料可加速伤口愈合，刺激血管生成，增加胶原沉积和抗炎因子的表达。这种创新型复合水凝胶敷料作为一种潜在的临床疗法，利用生物活性材料，有望成为一种潜在的临床疗法，促进急性和慢性受损皮肤组织的再生。
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2023.12.026
#05
Advanced Functional Materials IF=19.0
基于壳聚糖的强效程序控制功能水凝胶可改善线粒体功能和血管生成，用于心肌梗死的适应性修复
A Strongly Robust Chitosan-Based Programmed Control Functional Hydrogel Improved Mitochondrial Function and Pro-Vascularization for Adaptive Repair of Myocardial Infarction（2024.1.2）
摘要：
水凝胶基工程心脏补片（ECP）作为心肌梗塞（MI）的潜在治疗方案前景广阔。然而，优化制备具有更好生物相容性、机械稳定性和适应心肌梗死修复的 ECP 仍是一项挑战。本研究通过对氢键的程序控制，构建了一种具有良好机械稳健性的壳聚糖（CS）水凝胶，以适应心肌组织的持续跳动。在硫辛酸（TA）、原花青素（PAs）和 Eu3+ 的协同作用下，进一步构建了一个能够改善线粒体功能、抗氧化和促进血管生成的功能平台，用于心肌缺血微环境的适应性修复。制备的功能化壳聚糖水凝胶（CS/TA@PAs-Eu）具有良好的机械稳定性和离子传导性，显示出长期适应心肌组织搏动的潜力。此外，CS/TA@PAs-Eu 水凝胶还能促进心肌细胞（CMs）成熟和功能化，有效改善线粒体功能，清除活性氧（ROS），促进血管生成。动物实验表明，CS/TA@PAs-Eu水凝胶能对心肌梗死进行适应性修复，防止左心室重塑并恢复心脏功能。该研究强调了一种具有良好生物相容性和机械稳健性的功能化水凝胶 ECP，可用于 MI 的适应性修复。
https://doi.org/10.1002/adfm.202312631
#06
Chemical Engineering Journal IF-15.1
基于 MX 酶的润滑性混合水凝胶可逆转氧化损伤，缓解骨关节炎
Lubricating MXenzyme-based hybrid hydrogel reverses oxidative damage to alleviate osteoarthritis（2024.1.19）
摘要：
骨关节炎（OA）是一种缺乏润滑的关节疾病，伴有持续的炎症和关节软骨的逐渐破坏。虽然确切的发病机制尚不清楚，但氧化应激引起的代谢失衡和软骨细胞死亡被认为是其中的关键因素。在此，该研究开发了一种基于 V2C MXenzyme NS、二甲双胍和 DexMA 的可注射水凝胶给药系统，以治疗 OA 。由于MXenzyme的优势特性，MXenzyme混合水凝胶不仅能根据pH值智能释放二甲双胍，还能在水凝胶表面形成润滑层，实现稳定的边界润滑作用。此外，MXenzyme混合水凝胶还能清除软骨细胞中过量的活性氧（ROS），包括H2O2和O2-，从而缓解氧化应激，保护线粒体功能。最值得注意的是，MXenzyme混合水凝胶还能维持软骨细胞外基质的代谢平衡，并通过激活Nrf2-ARE信号传导抑制软骨细胞的热凋亡，从而保护软骨组织，缓解OA的进展。总而言之，MXenzyme混合水凝胶是一种治疗OA的前景广阔的纳米给药系统。
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148815
#07
Advanced Science IF=15.1
可注射、抗氧化、组织粘附性纳米复合水凝胶是治疗视网膜内层损伤的一种潜在方法
Injectable, Antioxidative, and Tissue-Adhesive Nanocomposite Hydrogel as a Potential Treatment for Inner Retina Injuries（2024.1.17）
摘要：
活性氧（ROS）已被认为是视网膜内部损伤（包括青光眼、非动脉炎性前部缺血性视神经病变、创伤性视神经病变和 Leber 遗传性视神经病变等视神经病变）发生的主要因素。这凸显了氧化应激在视网膜组织损伤中所起的关键作用。为了应对与 ROS 相关的挑战，本研究的重点是开发一种应用于视网膜的具有定制抗氧化特性的可注射和组织粘附性水凝胶。GelCA 是一种明胶改性的水凝胶，具有光交联和可注射的特性。为了增强其抗氧化能力，在 GelCA 基质中加入了姜黄素负载的多巴胺纳米粒子（Cur@PDA NPs），从而形成了一种多功能纳米复合水凝胶，称为 Cur@PDA@GelCA。这种水凝胶在体外和体内评估中都表现出优异的生物相容性，在体内模型中，NPs 还能增强组织粘附性。重要的是，Cur@PDA@GelCA 在视网膜损伤模型（如视神经挤压模型）中通过玻璃体内注射给药，显示出缓解氧化应激的潜力。这些研究结果表明，Cur@PDA@GelCA有望推动视网膜组织工程学的发展，并为视网膜内损伤的急性神经保护提供一种创新策略。
https://doi.org/10.1002/advs.202308635
#08
Small IF=13.3
具有清除 ROS 和响应性降解功能的无因子水凝胶可促进糖尿病骨愈合
A Factor-Free Hydrogel with ROS Scavenging and Responsive Degradation for Enhanced Diabetic Bone Healing（2024.1.2）
摘要：
鉴于活性氧（ROS）水平的升高会干扰骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化，糖尿病骨缺损的修复仍然是一个巨大的挑战。本文报告了一种不含因子的水凝胶，它具有清除 ROS 和响应降解的特性，可促进糖尿病骨愈合。这些水凝胶含有可清除 ROS 的硫酮（TK）连接体和紫外线（UV）反应性降冰片烯（NB）基团，这些基团与 8 臂 PEG 大分子共轭，通过紫外线交联介导的凝胶化形成。当与骨缺损微环境中的高浓度 ROS 发生反应时，可被 ROS 分解的 TK 链接物会被破坏，从而使水凝胶发生反应性降解，促进 BMSCs 的迁移。此外，通过水凝胶介导的 ROS 清除作用，ROS 水平会降低，从而逆转 BMSC 从脂肪生成表型向骨生成表型的分化。因此，在同时清除 ROS 和降解水凝胶后，就能创造出一个有利的微环境，即使不添加生长因子，也能有效修复糖尿病小鼠模型的骨缺损。因此，本研究提出了一种可在骨工程中调节 ROS 清除和基质降解的响应性水凝胶平台。
https://doi.org/10.1002/smll.202306389
#09
Nature Communications IF=16.6
用于诊断、治疗和监测梗死心脏的双向可工作微通道水凝胶缝合线
Two way workable microchanneled hydrogel suture to diagnose, treat and monitor the infarcted heart（2024.1.29）
摘要：
心肌梗死时，缺血区域的微循环障碍会导致组织坏死和纤维化的形成，从而可能导致恶性心律失常和心肌重塑。在此，该研究报告了一种用于双向信号交流、按需泵送药物和心脏修复的微通道水凝胶缝合线。心肌梗塞后，该水凝胶缝合线通过移动设备监测异常心电图，并通过水凝胶缝合线的微通道按需触发一氧化氮，从而抑制炎症，促进微血管重塑，使大鼠和小猪的左室射血分数分别提高 60% 和 50% 以上。这项研究提出了一种双向通信缝合线，可作为心肌梗塞修复的心外科贴片，远程监控心脏，并可按需给药。
https://doi.org/10.1038/s41467-024-45144-y
#10
Advanced Materials IF=29.4
利用术后植入式水凝胶传感器超灵敏光学检测和消除残留微瘤，预防癌症复发
Ultrasensitive Optical Detection and Elimination of Residual Microtumors with a Postoperative Implantable Hydrogel Sensor for Preventing Cancer Recurrence（2024.1.4）
摘要：
对残留微小肿瘤中的痕量生物标志物进行活体光学成像为癌症预后带来了巨大希望，但也带来了严峻挑战。本文设计了一种新型水凝胶传感器，用于对难以捉摸的生物标记物进行超灵敏和特异性成像。这种水凝胶传感器将分子信标纳米探针与成纤维细胞无缝整合在一起，不仅具有很强的组织保留能力，而且具有出色的成像信噪比。信号放大是通过外切酶 I 介导的生物标记物循环来实现的。由此产生的水凝胶传感器能灵敏地检测生物标记物癌胚抗原，试管中的检测限为 1.8 pg mL-1。此外，它还能在携带部分切除的原发性三阴性乳腺癌（4T1）的小鼠体内成功识别中位直径小于 2 毫米的残留癌结节。值得注意的是，这种水凝胶传感器利用成纤维细胞在局部富集肿瘤细胞的作用，被证明能有效地对手术后小鼠体内浸润性 4T1 细胞的浸润性肿瘤进行灵敏诊断。此外，在可视化引导下，基于多巴胺的纳米探针可对残留的微小肿瘤进行快速光热消融，从而实现≈100%的肿瘤复发和肺转移抑制率。这项工作为可视化检测残留微肿瘤提供了一种前景广阔的替代策略，有可能改善癌症患者手术治疗后的预后。
https://doi.org/10.1002/adma.202307923
1月份国内外生物医药领域水凝胶的进展整理到此结束。感谢大家关注！希望大家有所收获。下个月见！
The End
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围绕纳米、水凝胶、微针等生物材料在医学领域的应用，同萃创化也建有“学术交流群”，添加右侧微信即可入群交流啦！
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