▷2024/04/12
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#文献荟萃◁
2月份新出的生物医药水凝胶相关论文不完全统计有492篇。影响因子大于10分的120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
▷ 可注射丝基水凝胶作为临界骨缺损再生的新型生物矿化苗床
▷ 多功能多巴胺功能化透明质酸-重组人胶原水凝胶通过控制炎症和促进血管组织再生加速糖尿病伤口愈合
▷ 通过生物能激活的压电水凝胶用于牙周炎的治疗
▷ 利用基于丝纤维蛋白-DNA 水凝胶的软骨类器官前体促进软骨修复
▷ 基于硫脲阳离子螯合作用的水凝胶及其作为抗菌敷料在修复糖尿病伤口中的应用
▷ 原位快速成型可喷涂水凝胶用于棘手的组织损伤管理
▷ 用于干细胞封装和体内骨再生的可注射和自固化单组分水凝胶
▷ 智能 DNA 水凝胶实现了对黑色素瘤的协同免疫疗法和光动力疗法
▷ 用于改善椎间盘退变的可注射病理微环境响应型消炎水凝胶
▷ 多功能导电生电水凝胶通过免疫调节和促进神经元分化修复脊髓损伤
#01
Bioactive Materials IF=18.9
可注射丝基水凝胶作为临界骨缺损再生的新型生物矿化苗床
An Injectable silk-based hydrogel as a novel biomineralization seedbed for critical-sized bone defect regeneration（2024.2.8）
摘要：
临界大小骨缺损的愈合过程需要一个合适的生物矿化环境。然而，修复结果总是难以令人满意，这通常是由错综复杂的环境和原位矿化资源的缺乏造成的。这项工作开发了一种复合水凝胶，它能模拟自然骨愈合过程，并作为骨再生的苗床。氧化蚕丝纤维素和纤维蛋白作为刚性土工格栅，无定形磷酸钙（ACP）和富血小板血浆分别作为肥料和壤土。令人鼓舞的是，作为一种稳定的支架，苗床水凝胶表现出优异的机械和生物矿化特性，并能促进体内血管化骨再生。此外，苗床通过 PI3K-Akt 信号通路发挥类似琥珀酸的功能，随后协调线粒体的钙吸收，进一步将外源性 ACP 转化为内源性 ACP。此外，苗床水凝胶实现了钙资源的继承，促进了生物模板从纤维蛋白向胶原蛋白的演变。因此，该研究建立的这种新型蚕丝基水凝胶，可作为原位生物矿化苗床，为临界尺寸骨缺损再生提供了新的思路。
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.01.024
#02
Bioactive Materials IF=18.9
多功能多巴胺功能化透明质酸-重组人胶原水凝胶通过控制炎症和促进血管组织再生加速糖尿病伤口愈合
Versatile dopamine-functionalized hyaluronic acid-recombinant human collagen hydrogel promoting diabetic wound healing via inflammation control and vascularization tissue regeneration（2024.2.14）
摘要：
由于伤口愈合受损、愈合延迟、易受感染和再开刀风险升高等复杂问题，糖尿病慢性伤口的管理仍然具有挑战性，这凸显了采用多功能水凝胶等创新方法进行有效慢性伤口管理的必要性。本文利用 H2O2/HRP 催化系统，通过邻苯二酚基团的氧化偶联，制备了由多巴胺修饰的透明质酸和重组人 III 型胶原蛋白（rhCol）组成的 HA-DA@rhCol 水凝胶。后反应水凝胶具有良好的多孔结构、溶胀率、合理的降解、流变和机械性能，儿茶酚基团和多巴胺赋予了水凝胶组织粘附性、抗氧化能力和优异的光热效应，使其具有卓越的体外抗菌活性。此外，还研究了 rhCol 赋予水凝胶促进血管生成和伤口修复的能力。细胞毒性和溶血试验表明，水凝胶具有良好的生物相容性。伤口闭合、胶原沉积和免疫组化检查证实了水凝胶促进糖尿病伤口愈合的能力。总之，含 rhCol 的粘合止血抗氧化水凝胶可促进糖尿病大鼠伤口愈合，是一种出色的慢性伤口敷料。
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.02.010
#03
Bioactive Materials IF=18.9
通过生物能激活的压电水凝胶用于牙周炎的治疗
Piezoelectric hydrogel for treatment of periodontitis through bioenergetic activation（2024.2.14）
摘要：
牙周炎常住细胞分化能力受损，免疫微环境紊乱，给骨再生带来巨大挑战。本文构建了一种压电水凝胶，通过生物能激活来挽救受损的成骨能力并重建再生免疫微环境。在局部机械应力作用下，压电水凝胶产生压电势，通过调节能量代谢和促进三磷酸腺苷（ATP）合成，启动炎性牙周韧带干细胞（PDLSCs）的成骨分化。此外，它还能通过将 M1 巨噬细胞转换为 M2 表型，重塑抗炎和促进再生的微环境。罗非鱼明胶和压电刺激的协同作用增强了大鼠牙周炎症缺陷的原位再生。这些发现为通过压电刺激调节能量代谢和免疫调节治疗牙周炎和其他免疫相关骨缺损铺平了新的道路。
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.02.011
#04
Bioactive Materials IF=18.9
利用基于丝纤维蛋白-DNA 水凝胶的软骨类器官前体促进软骨修复
Boosting cartilage repair with silk fibroin-DNA hydrogel-based cartilage organoid precursor（2024.2.16）
摘要：
骨关节炎（OA）是一种常见的退行性疾病，致残率高，对个人和社会造成了巨大的经济影响。目前的临床治疗方法仍不足以有效控制骨关节炎。类器官是由干细胞或祖细胞定向分化而成的微型三维组织结构，可模拟原生器官的结构和功能。它们可用于药物测试，并可作为器官修复的活性移植物。然而，类器官的构建需要类似细胞外基质的三维支架来促进细胞生长。水凝胶微球具有可调的物理和化学特性，通过复制自然微环境，在软骨组织工程中大有可为。在先前用于软骨再生的 SF-DNA 双网络水凝胶研究的基础上，本文通过微流体系统，将光聚合与自组装技术相结合，开发出一种新型 RGD-SF-DNA 水凝胶微球（RSD-MS），然后用 Pep-RGDfKA 对其进行修饰。RSD-MS 大小均匀，表面多孔，具有最佳的溶胀和降解特性。体外研究表明，RSD-MSs 能促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）的增殖、粘附和软骨分化。转录组分析表明，RSD-MSs 主要通过整合素介导的粘附途径和糖胺聚糖的生物合成诱导软骨形成。此外，体内研究表明，在RSD-MSs上播种BMSCs以形成软骨类器官前体（COPs），可显著促进软骨再生。总之，RSD-MS是构建和长期培养软骨类器官的理想候选材料，为软骨再生和组织工程提供了一种创新策略和材料选择。
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.02.016
#05
Advanced Functional Materials IF=19.0
基于硫脲阳离子螯合作用的水凝胶及其作为抗菌敷料在修复糖尿病伤口中的应用
Thiourea-Cation Chelation Based Hydrogel and its Application as Antibacterial Dressing for the Repair of Diabetic Wound（2024.2.2）
摘要：
对于各种慢性伤口而言，细菌感染是阻碍其愈合的重要原因之一。基于 Ag+、Cu2+ 和 Zn2+ 的离子交联抗菌水凝胶敷料在临床应用中取得了进展。然而，释放出的金属离子的毒性不容忽视。因此，如何在保证水凝胶敷料抗菌性能的同时减少金属离子的含量，是制备金属离子型抗菌水凝胶的一大难题。本研究提出了一种基于硫脲基团设计阳离子交联水凝胶的通用方法。以硫脲基团修饰的透明质酸（H-ANCSN）与 Ag+ 混合形成的水凝胶（HA-NCSN/Ag+ 水凝胶）为例，深入探讨了这种水凝胶的特性和应用潜力。由于硫脲基团的强阳离子螯合特性，HA-NCSN/Ag+ 水凝胶可在低 Ag+ 浓度下凝胶化，并在稳定浓度下实现 Ag+ 的长期缓慢释放，从而兼顾抗菌和生物相容性。此外，这种动态硫脲-Ag+交联还赋予了水凝胶 "先凝胶包裹，必要时注射覆盖伤口 "的特性。然后，将芒果素自组装纳米粒子作为自由基氧清除剂，载入 HA-NCSN/Ag+ 水凝胶中。
https://doi.org/10.1002/adfm.202314202
#06
Advanced Materials IF-29.4
原位快速成型可喷涂水凝胶用于棘手的组织损伤管理
In Situ Rapid-Formation Sprayable Hydrogels for Challenging Tissue Injury Management（2024.2.1）
摘要：
在战场、荒野和交通事故等医疗资源极其匮乏的环境中，治疗大面积和复杂的组织损伤需要作用快速、使用方便和广泛适用的医疗材料。传统的生物材料无法同时满足应急管理的所有高标准。本文设计了一种能够快速凝胶化和原位喷涂的多功能水凝胶系统，以解决不规则、复杂和紧急损伤组织的止血、屏障建立、支持和后续治疗等临床难题。这种水凝胶可在紫外线激发下于 0.5 秒内快速形成。前体保持了优越的 0.018 Pa s 的低粘度，而水凝胶则显示出 0.65 MPa 的储存模量，实现了可喷涂流动性和实际机械强度要求之间的微妙平衡，使水凝胶系统的定制灵活化，以便对各种组织进行不同的处理和治疗。值得注意的是，这种水凝胶的成分与细胞表面蛋白之间的相互作用赋予了其固有的生物活性功能，如骨生成、抗炎和血管生成。这项研究致力于为应急管理和复杂组织损伤治疗提供新的见解和设计。
https://doi.org/10.1002/adma.202400310
#07
Advanced Science IF=15.1
用于干细胞封装和体内骨再生的可注射和自固化单组分水凝胶
Injectable and Self-Curing Single-Component Hydrogel for Stem Cell Encapsulation and In Vivo Bone Regeneration（2024.2.14）
摘要：
用于干细胞治疗的理想水凝胶应可注射，并能有效促进体内干细胞的增殖和分化。本文介绍了一种可注射的单组分由苯硼酸（PBA）和亚精胺（SM）修饰的透明质酸（HA）水凝胶。由此合成的 HAps（HA-PBA-SM）水凝胶是基于二元醇和离子化 PBA 之间的可逆交联，并由 SM 加以稳定。它具有剪切稀化特性，可通过注射器注入体内形成稳定的水凝胶。此外，HAps 水凝胶在注射后会发生 "自我固化"，随着时间的推移，水凝胶会变得更加坚硬。这种特性使HAps水凝胶在保持可注射性的同时，还能满足在骨骼等刚性组织中进行干细胞治疗的物理要求。这种水凝胶有利于人间质干细胞（hMSCs）的增殖，并能够促进其分化和矿化。将含有 hMSCs 的 HAps 注入大鼠股骨缺损模型后，可观察到 hMSCs 的高效成骨分化和骨再生。该研究表明，对基于 PBA 的水凝胶进行简单的阳离子改性就能使其高效凝胶化，并具有剪切稀化和自固化的特性，这对干细胞治疗和体内骨再生非常有用。
https://doi.org/10.1002/advs.202304861
#08
Angewandte Chemie International Edition IF=16.6
智能 DNA 水凝胶实现了对黑色素瘤的协同免疫疗法和光动力疗法
A Smart DNA Hydrogel Enables Synergistic Immunotherapy and Photodynamic Therapy of Melanoma（2024.2.14）
摘要：
免疫疗法面临着免疫激活不足和免疫效力有限的问题。本文开发了一种智能 DNA 水凝胶，它能在肿瘤部位释放多价功能单元，从而提高免疫疗法的疗效。这种智能 DNA 水凝胶由两种通过滚圆扩增合成的超长 DNA 链组装而成。其中一条DNA链含有免疫佐剂CpG寡核苷酸和多聚肽，用于装载源自自然杀伤细胞的外泌体；另一条DNA链含有多价G-四倍体，用于装载光动力药剂。DNA 链通过碱基配对形成 DNA 水凝胶。功能单元之间设计了 HhaI 限制性内切酶位点。当肿瘤部位受到刺激时，水凝胶会被释放的 HhaI 有效裂解，并分解成功能单元。自然杀伤细胞来源的外泌体发挥了抗肿瘤作用，而CpG寡核苷酸则激活了抗原呈递细胞，增强了免疫疗效。除了光动力疗法的抗瘤作用外，产生的细胞碎片还可作为免疫抗原，进一步增强免疫治疗效果。在小鼠黑色素瘤正位模型中，智能 DNA 水凝胶作为一种局部治疗剂，对肿瘤的抑制率高达 91.2%。智能 DNA 水凝胶增强了免疫疗法和光动力疗法的协同疗效，拓展了 DNA 材料在生物医学中的应用。
https://doi.org/10.1002/anie.202319073
#09
Biomaterials IF=14.0
用于改善椎间盘退变的可注射病理微环境响应型消炎水凝胶
Injectable pathological microenvironment-responsive anti-inflammatory hydrogels for ameliorating intervertebral disc degeneration（2024.2.13）
摘要：
慢性局部炎症和由此导致的髓核细胞功能障碍是椎间盘退行性变（IDD）的重要致病因素。可注射的病理微环境响应性水凝胶能适应 IDD 的动态微环境，在治疗 IDD 方面具有巨大潜力。本文提出了一种可注射的明胶基水凝胶给药系统，该系统可对 IDD 的病理微环境做出反应，从而控制抗炎药物的释放，促进退行性 NP 修复。该水凝胶系统是通过动态硼酸酯将苯硼酸改性明胶甲基丙烯酰（GP）与天然提取的抗炎药物表没食子儿茶素-3-棓酸盐（EGCG）共轭制备而成。这种水凝胶具有出色的降解性、注射性、抗氧化性、抗炎作用和生物相容性。它还能在高活性氧（ROS）水平和酸性条件下释放 EGCG。在体外高活性 ROS 环境和炎症细胞因子表达环境中，水凝胶对 NP 细胞都表现出了显著的保护作用。体内研究表明，在大鼠椎间盘退行性变模型中，原位注射水凝胶可通过维持椎间盘高度和 NP 组织结构有效改善椎间盘退行性变。该水凝胶系统在病理微环境中表现出良好的生物相容性和含二醇药物的释放反应性，表明它具有作为给药平台的应用潜力。
https://doi.org/10.1038/s41467-024-45144-y
#10
Advanced Materials IF=29.4
多功能导电生电水凝胶通过免疫调节和促进神经元分化修复脊髓损伤
Multifunctional Conductive and Electrogenic Hydrogel Repaired Spinal Cord Injury via Immunoregulation and Enhancement of Neuronal Differentiation（2024.2.2）
摘要：
脊髓损伤（SCI）是一种难治性神经系统疾病。由于病理过程复杂，尤其是继发性炎症级联反应和缺乏内在再生能力，脊髓损伤后的神经功能很难恢复。同时，模拟脊髓的传导微环境可以重建因 SCI 而中断的神经电信号传输，促进神经修复。因此，本文合成了一种含有黑磷纳米板（BP）的双交联导电水凝胶（BP@Hydrogel）。当把 BP@Hydrogel 放在旋转磁场（RMF）中时，它能产生稳定的电信号并表现出电原特性。在体外，BP@ Hydrogel显示出令人满意的生物相容性，并能缓解小胶质细胞的活化。将其置于 RMF 中，可增强抗炎效果。同时，无线电刺激可促进神经干细胞分化为神经元，这与 PI3K/AKT 通路的激活有关。在体内，BP@Hydrogel是可注射的，可以通过减轻炎症和促进内源性神经干细胞在RMF下形成功能性神经元和突触，在完全横断的SCI小鼠中引起行为和电生理恢复。本研究针对免疫调节和促进神经元分化等多种机制，开发了一种用于 SCI 修复的多功能导电和生电水凝胶。
https://doi.org/10.1002/adma.202313672
2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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