本网讯 近期，中南大学湘雅三医院脊柱外科邓幼文教授团队在国际权威学术期刊《生物活性材料》（Bioactive MaterialsI 中科院一区Top期刊）在线发表高水平研究论文“Microenvironment-responsive metal-phenolic network release platform with ROS scavenging, anti-pyroptosis, and ECM regeneration for intervertebral disc degeneration（具有ROS清除、抗焦亡和ECM再生的微环境响应型金属酚网络释放平台用于椎间盘退变治疗）”。中南大学湘雅三医院为第一及通讯作者单位，邓幼文教授、中南大学机电学院帅词俊教授和谭伟博士为共同通讯作者，周豪硕士研究生和何劲鹏博士研究生为该论文共同一作，该研究受到湖南省科技厅重点研发项目和长沙市自然科学基金等项目的资助。

椎间盘退变(IVDD)可由衰老、损伤和遗传因素引起。与IVDD相关的病理变化包括活性氧(ROS)的过度积累、细胞焦亡和细胞外基质(ECM)降解。尽管目前临床上有很多新技术用来治疗和缓解IVDD带来的症状，但是这些方法都是治标不治本，随着生物工程的发展，研究人员开始尝试一些新的治疗方法，诸如组织工程、细胞移植、基因治疗和生物活性分子治疗等新方法，这些方法不仅可以治疗和修复损伤组织，同时还可以延缓退变。邓幼文教授团队基于当前IVDD的治疗困境，创新性地开发了一款多功能微环境响应型的金属酚网络释放平台（TMP@Alg-PBA/PVA），平台释放的纳米颗粒抑制髓核细胞焦亡的同时改善了局部微环境，从而达到了标本兼治的目的。

用于 IVDD 治疗的多功能微环境响应型金属酚网络释放平台示意图 

A) 纳米粒子负载的 ROS 响应水凝胶平台的制备过程 B) 将 TMP@Alg-PBA/PVA 释放平台应用于 IVDD 的炎症区域 C) TMP@Alg-PBA/PVA 释放平台的治疗机制

在这项研究中，该团队创新性的将锰离子、单宁酸和聚乙烯吡咯烷酮（Polyvinyl pyrrolidone, PVP）自组装形成纳米颗粒（TMP纳米颗粒），并与Alg-PBA水凝胶混合，从而形成一个微环境响应的多功能金属-酚网络释放平台(TMP@Alg-PBA/PVA)。体外研究表明，该平台在遇到ROS的环境时，微环境中H2O2和硼原子配位后，硼酸盐键断裂，水凝胶的网络结构崩解并释放出TMP纳米颗粒，释放的纳米颗粒可以靶向线粒体，有效清除ROS，减少细胞焦亡，阻碍ECM降解。体内实验证实了该平台具有良好的生物相容性，防止细胞焦亡，并增加IVD中的含水量，进而抑制IVDD的进展。同时该团队还进一步探索了相关机制，通过蛋白组学和转录组学，明确了IL-17/ERK信号通路为该平台发挥抗焦亡作用的关键分子通路，这一发现为后续焦亡的治疗提供新的潜在靶点。总体而言，该团队开发的TMP@Alg-PBA/PVA平台具有良好生物相容性，在治疗椎间盘退变的同时延缓其进程，为临床治疗IVDD提供了一种新思路。

用于 IVDD 治疗的多功能微环境响应型金属酚网络释放平台示意图 

A) 纳米粒子负载的 ROS 响应水凝胶平台的制备过程 B) 将 TMP@Alg-PBA/PVA 释放平台应用于 IVDD 的炎症区域 C) TMP@Alg-PBA/PVA 释放平台的治疗机制

据悉，中南大学湘雅三医院脊柱外科拥有中南大学脊柱外科医工结合数字化研究中心、中南大学脊柱肿瘤临床研究中心、中南大学脊柱微创研究中心。学术带头人邓幼文教授是中国康复学会骨伤专业委员会常务委员，湖南省康复医学会骨伤康复专业委员会主任委员，湖南省生物材料学会骨修复材料与器械专委会主任委员，在脊柱肿瘤、脊柱结核、脊柱畸形、脊柱退行性病变以及骨缺损修复材料等研究领域具有较高的学术影响力，且带领团队长期致力于骨科生物医用材料的研发与产业转化，在生物陶瓷、镁基材料以及高分子复合材料等方向均有所成就。目前已主持国家自然科学基金面上项目、湖南省重点研发项目、长沙市重点研发项目等多项课题，并参与了国家级重点科研项目的研发，累计发表论文40余篇，其中SCI 30余篇（IF>15，3篇），获国家专利授权6项。

（一审：张贝 二审：王轩 三审：李殷）