水凝膠微球，破解血管“堵車”難題

血栓閉塞性脈管炎（TAO）是一種以血管炎癥和血栓形成為特征的慢性外周血管疾病，多發(fā)于吸煙的年輕男性。該病從四肢遠(yuǎn)端小血管缺血起病，表現(xiàn)為疼痛、發(fā)涼等癥狀，隨著血管閉塞向近端發(fā)展，可引發(fā)潰瘍、壞疽甚至截肢。當(dāng)前治療以戒煙為核心，輔以藥物改善循環(huán)或手術(shù)重建血管，但存在復(fù)發(fā)率高、預(yù)后差等局限。近年,間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）療法展現(xiàn)出潛力，其通過分泌抗炎和促血管生成因子改善血流與組織修復(fù)。然而，缺血微環(huán)境中的高活性氧水平會降低干細(xì)胞存活率，且肌肉注射易引發(fā)免疫排斥，從而導(dǎo)致細(xì)胞流失，所以需反復(fù)給藥。因此，開發(fā)一種能保護(hù)干細(xì)胞免受氧化損傷并增強(qiáng)駐留的新型遞送平臺，是突破治療瓶頸的關(guān)鍵研究方向。

針對以上問題，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所陳航榕、馬明團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個協(xié)同治療平臺——負(fù)載氧化鈰納米顆粒（CeNPs）的甲基丙烯酸明膠（GelMA）的水凝膠微球（CeGel），用于MSCs的遞送以治療TAO。相關(guān)成果以“Cerium Nanozyme-Powered Hydrogel Microspheres Alleviate Thromboangiitis Obliterans via Enhanced Stem Cell Therapy”為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《Small》上。該研究提出了一種基于干細(xì)胞與納米酶結(jié)合水凝膠微球整合的新型治療方法，為TAO治療提供了全新的思路和方法。

本研究中基于微流控技術(shù)成功構(gòu)建了具有協(xié)同治療功能的干細(xì)胞水凝膠微球體系。首先，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計出具有銳針結(jié)構(gòu)（內(nèi)徑200 μm）的微流控芯片，并利用摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術(shù)（nanoArch® S140，精度：10 μm）制作了芯片主體。微通道的幾何結(jié)構(gòu)對液體的流動動力學(xué)和液滴的生成有著重要影響。該銳針結(jié)構(gòu)可顯著增強(qiáng)分散相和連續(xù)相之間的界面剪切力，從而實(shí)現(xiàn)單分散液滴的穩(wěn)定生成。隨后通過沉淀法制備具有高效活性氧清除能力的CeNPs，繼而通過微流控技術(shù)將CeNPs與MSCs共包封于GelMA中，構(gòu)建了復(fù)合水凝膠微球MSCs@CeGel。

隨后，憑借CeNPs的多酶活性和水凝膠微球的機(jī)械支撐，在CeGel中培養(yǎng)的MSCs有望在TAO氧化應(yīng)激環(huán)境中實(shí)現(xiàn)更長的保留時間和更高的存活率。此外，CeGel還能通過清除ROS重塑炎癥微環(huán)境，并且促進(jìn)內(nèi)皮功能的恢復(fù)。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在TAO體內(nèi)模型中系統(tǒng)評估了MSCs@CeGel的治療潛力，結(jié)果顯示復(fù)合微球通過協(xié)同治療效應(yīng)顯著促進(jìn)了缺血組織的血管重建和功能恢復(fù)。

總結(jié)：本研究提出了一種將微環(huán)境調(diào)控和干細(xì)胞移植相結(jié)合的協(xié)同策略，為治療TAO及其他潛在的相關(guān)疾病提供了新的思路。

該研究成果由中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所科研人員和學(xué)生共同完成，研究生張逸青和時章朋為發(fā)表論文的共同第一作者，馬明研究員和陳航榕研究員為通訊作者。