Sci Adv | 郑州大学史进进/张振中/张开翔/刘军杰合作开发新型的水凝胶，为脑出血术后再出血提供有效的治疗干预

iNature · 公众号 · · 2024-08-17 00:00

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脑出血手术后再出血与高死亡率密切相关，但目前尚无有效的临床治疗方法。

2024 年 8 月 14 日，郑州大学史进进、张振中、张开翔及刘军杰共同通讯在 Science Advances 在线发表题为 ” In situ implantable DNA hydrogel for diagnosis and therapy of postoperative rehemorrhage following intracerebral hemorrhage surgery “ 的研究论文， 该研究 开发了一种血红蛋白( Hb )响应的原位可植入DNA水凝胶，该水凝胶由Hb适配体与两条互补链交联并包裹甲磺酸去铁胺( DFO )组成。

在功能上，水凝胶通过捕获Hb在术后再出血时产生信号，显示出独特的“自我诊断”能力。 此外，Hb的持续捕获介导了水凝胶的逐渐解体，从而实现了DFO的按需释放，而不影响生理上的铁依赖功能。这一过程通过抑制神经细胞的铁死亡来实现自我治疗。在胶原酶和自体血注射模型诱导的模拟术后再出血模型中，水凝胶表现出5.58倍的铁吸收效率的增加，显著减小血肿大小(从8.674到4.768立方毫米)。 这种新型的Hb响应性DNA水凝胶不仅为术后再出血提供了治疗干预，而且还提供了自我诊断反馈，在提高临床结果方面具有显著的前景。

脑出血(ICH)是一种严重的医学状况，其特征是突然和自发的血液渗漏到脑实质。它是中风的第二大常见亚型，由于其异常高的死亡率和发病率而引起了极大的关注。包括血肿清除在内的手术干预措施在脑出血的临床治疗中常用，有可能预防疝出，减轻血肿对周围组织的病理生理影响，从而及时挽救生命。然而，由于手术创伤、部位感染或主要血管危险因素引起的术后再出血的风险仍然普遍存在(约21.5%)。 此外，尽管有减少肿块效应、改善颅内压、增强脑灌注的好处，但手术的浸润性往往会留下残留产物，影响患者预后，严重者可能导致再出血。

再出血的发生可能不容易发现，特别是当患者在初次手术后意识尚未完全恢复时，导致错过抢救机会和随之而来的致命后果，死亡率高达42.6%至83.3%。 此外，再出血后进行第二次开颅手术的机会非常渺茫，这可能会给患者带来更大的痛苦。因此，及时治疗术后再出血势在必行。最近的研究表明，铁死亡是一种铁依赖的细胞死亡途径，是引起出血后神经损伤的主要因素。铁螯合剂，如甲磺酸去铁胺( DFO )和米诺环素，通过螯合多余的铁，从而防止氧化应激和减轻细胞损伤，在治疗ICH方面显示出治疗优势。这种有针对性的干预有望在脑出血治疗的背景下恢复细胞稳态和改善结果。

原位植入式DNA水凝胶用于ICH术后再出血的诊断和治疗（图源自 Science Advances ）

在此，作者设计了一种血红蛋白( Hb )响应的原位植入式DNA水凝胶，精确地针对ICH的特定病理细微差别。 通过与两条互补链交联的Hb适配体结合并包裹DFO，该水凝胶表现出最佳的可注射性和生物相容性，使其能够在临床血肿抽吸后通过局部注射填充不规则的空隙。 在功能上，该水凝胶通过荧光共振能量转移在术后再出血时响应Hb后产生信号，显示出独特的"自我诊断"能力。

此外，Hb的持续捕获介导了水凝胶的逐渐解体，从而实现了DFO的按需释放，而不影响生理上的铁依赖功能。 这一过程通过抑制神经细胞的铁死亡来实现自我治疗。其感知和响应病理线索的能力确保了再出血微环境中药物的精确释放，与病理环境无缝对接，以改善术后恢复。这种创新的Hb响应性水凝胶不仅为术后再出血提供了有效的治疗干预，而且还提供了宝贵的自我诊断反馈，有望提高临床结果，为优化ICH领域的术后结果提供了希望的灯塔。

参考消息：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado3919

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