人体组织是由细胞外基质和细胞组成，其中细胞外基质是一种典型的水凝胶材料，结构类似于“果冻”。湖南大学施李杨课题组主要聚焦研发能替代和修复人体组织的“果冻”材料，通过生物和化学手段赋予“果冻”以魔力，使其快速促进损伤组织再生修复。近日，课题组在水凝胶引导的组织再生修复领域取得系列进展。

糖尿病发病率呈逐年快速增长势头，慢性难愈合创面（如糖尿病足溃疡）是糖尿病引起的严重并发症之一，糖尿病创面的高致死致残率和低治愈率已严重影响广大患者的身体健康和生活质量。课题组构筑了一种新型一氧化碳气体释放水凝胶，实现了创面快速修复。此外，利用单细胞测序技术全面解析了气体释放水凝胶促进创面修复过程中的细胞反应性和细胞异质性。单细胞研究发现气体释放水凝胶能促进一类具有成纤维前体细胞特性的Cxcl14⁺成纤维细胞亚群聚集，该亚群细胞在皮肤修复中属首次报道。同时，气体释放水凝胶可显著降低创面巨噬细胞促炎特征并增加其抗炎特性，同时减弱促炎(M1)巨噬细胞和Cxcl14⁺成纤维细胞亚群之间的TGF-β信号交流。本研究为难愈性糖尿病创面提供了新的治疗策略，为科学家和医生提供了糖尿病创面再生修复新认识。

该研究成果近期发表于ACS Central Science杂志（论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.3c01169）。施李杨课题组博士生李亚和硕士生孙璐为该论文的第一作者，施李杨副教授为主通讯作者，合作者瑞典卡罗琳斯卡医学院Cheng Zhao博士为论文共同通讯作者。ACS Central Science杂志聚焦以化学为中心的交叉学科领域（生物医药、材料、能源、环境等），发表极具原创性、杰出质量和重要影响力的代表性研究成果，创刊与现任主编为2022年诺贝尔奖获得者Carolyn R. Bertozzi教授。

图1：一氧化碳气体释放水凝胶（CO@HAG）治疗后改变创面巨噬细胞炎症特性并促进Fib_SC6（高表达Cxcl14基因）成纤维细胞亚群的聚集。

此外，施李杨课题组针对脊髓损伤后持续性炎症无法自我逆转这一关键科学问题，设计了一种能长效抗炎的“果冻”材料（水凝胶），能在脊髓损伤处缓释抗炎药物。脊髓损伤是指由创伤（如撞车）、疾病或退化（如癌症）造成的脊髓损坏，脊髓损伤易导致截瘫，损伤节段以下躯体感觉和运动功能障碍，使患者长久丧失劳动力，给家庭和社会带来沉重负担。研究发现，上述抗炎水凝胶可显著减轻脊髓损伤大鼠的局部炎症反应，减轻脊髓继发性损伤，增加原有脊髓神经元存活和促进新生神经元再生，并可促进大鼠运动功能恢复，这一研究为脊髓损伤治疗带来新希望。该研究成果近期发表在ACS Materials Letters杂志（IF=11.4，论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett.3c01126）。生物学院博士生李亚和王自强为该论文的第一作者，生物学院施李杨副教授和戴建武教授为论文通讯作者。

图2：长效抗炎水凝胶抑制脊髓损伤处促炎巨噬细胞、减少胶质瘢痕和增加神经元存活和再生的示意图。