《Sci.Adv.》：水凝胶贴片通过运动润滑抑制机械活化实现肌腱愈合

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摩擦和转化生长因子β1识别引起的成纤维细胞的机械活化是组织粘连的主要原因之一。有鉴于此，上海交通大学崔文国教授等人开发了一种润滑的基因水凝胶贴片，可提供运动润滑微环境和发挥基因治疗作用。其中，贴片的外层由聚乙二醇聚酯水凝胶组成，而水凝胶与水分子形成氢键并最终形成运动润滑层，此外，它还可以作为长期基因沉默的基因递送库进行使用。研究显示，在运动润滑的微环境下，细胞外信号调节激酶小干扰RNA可以使成纤维细胞沉默，并增强对成纤维细胞活化的阻断作用。在体外，所提出的贴片有效地抑制成纤维细胞活化并降低摩擦系数。在体内，该贴片减少了成纤维细胞中波形蛋白和α-平滑肌肌动蛋白的表达。因此，润滑的基因水凝胶贴片可以抑制成纤维细胞的机械活化，以促进肌腱愈合。相关工作以“Motion lubrication suppressed mechanical activation via hydrated fibrous gene patch for tendon healing”为题发表在Science Advances。

【文章要点】

研究显示，当暴露于机械刺激（如摩擦）时，成纤维细胞机械激活转化生长因子β1（TGF-β1），转化生长因子-β1潜伏在细胞外基质中，导致组织粘连和纤维化。肌腱粘连就是一种常见的运动医学病症，缺少运动润滑保护层会增加肌腱运动期间的摩擦系数，这会导致肌腱运动困难，并增强成纤维细胞的机械激活，会直接导致纤维化和血管化水平的增加。结合运动润滑和基因沉默，协同阻断上游和下游的机械激活过程，是促进无粘连肌腱愈合的关键。在这项研究中，通过将聚乙二醇（PEG）基聚酯水凝胶与静电纺丝技术相结合，作者构建了具有两层结构的润滑基因水凝胶贴片（图1）。

图1 润滑基因水凝胶贴片

PEG聚酯水凝胶的醚键可以与水分子形成氢键，以建立稳定的运动润滑和抗细胞粘附域，从而降低摩擦系数，避免成纤维细胞的机械活化。此外，内侧的疏水性聚乳酸-乙醇酸（PLGA）纤维膜可以有效防止亲水性ERK2 siRNA释放到肌腱的损伤部位。基于PEG的聚酯水凝胶的温度敏感性可以有效地保护负载的ERK2 siRNA的生物活性，并在炎症早期有效地沉默细胞内ERK2基因。在体外，润滑的基因水凝胶贴片特异性地抑制ERK2基因表达，从而降低摩擦运动系数并防止细胞机械激活。在体内，在运动润滑下，润滑的基因水凝胶贴片有效地降低了由成纤维细胞的机械激活引起的组织粘附、纤维化和血管化水平（图2）。

图2 肌腱愈合示意图

文章转载自：“BioMed科技”

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