图1. (A) AOHA-RA/Lap水凝胶的合成机理图; (B) AOHA-RA/Lap水凝胶的注射性与自增强性示意图; (C) AOHA-RA/Lap水凝胶促进感染性骨损伤修复的机理图。
可注射水凝胶在感染骨损伤修复领域已经显示出巨大的应用潜力，但如何赋予其理想的抗菌、免疫调节和骨诱导活性以及同步的高结构稳定性，是一个棘手的问题。鉴于此，三峡大学冉家兵副教授、武汉大学中南医院喻爱喜教授与王正医师报道了一种促感染性骨损伤修复的纳米复合AOHA-RA/Lap可注射水凝胶。其主要通过两种可逆交联结构组成：(i) 硅酸镁锂纳米晶体介导的静电相互作用; (ii) 4-氨基苯硼酸接枝的氧化透明质酸和迷迭香酸分子之间形成的苯硼酸酯键。由于特殊的结构组成，AOHA-RA/Lap水凝胶具有优异的可注射性和自恢复性。当被应用到骨缺损部位后，其展现了优异的三维空间适配性以及自增强的机械性能。
体外缓释结果表明，AOHA-RA/Lap水凝胶能够在模拟的细菌感染微环境以菲克扩散和基质降解的协同作用模式持续释放出迷迭香酸分子，释放周期超过10天。系统的体外/体内实验表明，AOHA-RA/Lap水凝胶具有强效、广谱的抗菌活性以及持续诱导巨噬细胞M2极化和骨髓基质细胞成骨分化的能力。对比实验的结果表明，这三种性能均与迷迭香酸和硅酸镁锂的协同作用有关。而且蛋白质印记和基因测序的结果进一步表明：巨噬细胞的极化与JAK1-STAT1和PI3K-AKT信号通路有关；骨髓间充质干细胞的成骨分化与钙信号通路、细胞外基质受体相互作用和TGF-β信号通路有关。当AOHA-RA/Lap水凝胶被应用到金黄色葡萄球菌感染的大鼠颅骨缺损模型后，其显著促进感染性骨损伤的修复，且无明显的系统毒性。
图2. AOHA-RA/Lap水凝胶注射至模拟大鼠感染性骨缺损部位后的抗菌和抗感染性能展示。
冉家兵 副教授 ，三峡大学生物与制药学院教师，湖北省“楚天学者”计划楚天学子，硕士研究生导师，中国生物材料学会会员，湖北省运动医学会青年学术委员会委员。研究方向为智能响应药物递送及其在疾病诊疗与组织修复中的应用。截至目前以第一/通讯作者在Journal of Controlled Release, Acta Biomaterialia, Chemical Engineering Journal, Carbohydrate Polymers等期刊累计发表SCI论文20余篇，申请发明专利6项，授权1项。主持湖北省自然科学基金、宜昌市自然科学基金以及自科横向项目多项。
本工作得到湖北省医学领军人才项目（LJ20200405）、国家自然科学基金项目（82202808）、湖北省自然科学基金项目（2022CFB824）和宜昌自然科学基金项目（A23-2-004）支持。
