椎间盘退行性病变（IVDD）是导致慢性腰痛的主要原因，其特征是髓核细胞（NPC）数量减少、细胞外基质（ECM）破坏以及局部生物力学微环境改变。IVDD的进展涉及多尺度的力学微环境变化，包括胶原纤维、NP组织的力学性质改变以及脊柱的力学不稳定性。目前的临床治疗策略（如药物治疗、物理治疗、手术减压等）仅能缓解症状，无法逆转退行性过程，且手术后复发率高。
针对上述问题，
苏州大学梁婷、韩凤选、罗宗平研究团队
设计了一种具有多尺度力学适应性的双网络水凝胶（PVA-DN），通过调整聚乙烯醇（PVA）、明胶甲基丙烯酰（GelMA）和苯硼酸改性聚谷氨酸（PBA-m-PGA）的比例，实现了对水凝胶粘弹性的调控。
本文亮点：
（1）一种多尺度力学适应性策略，通过构建具有
多尺度可调粘弹性的双网络水凝胶（PVA-DN），实现了从宏观到微观、再到纳米尺度的力学性能调控。
（2）PVA-DN水凝胶具有独特的
粘弹性和自恢复能力，能够模拟天然髓核组织的力学特性。
（3）在体外实验中验证了
水凝胶对髓核细胞（NPC）的生物学效应（如增殖、迁移和细胞外基质分泌），还通过RNA测序揭示了其通过抑制IL-17信号通路减轻炎症微环境的潜在机制
。
此外，动物实验进一步证实了水凝胶在体内对椎间盘结构和功能的修复效果，包括维持椎间盘高度、促进髓核再生以及恢复生物力学性能。
图1 水凝胶粘弹性对细胞铺展、黏附和迁移的影响
图2 在静态和动态条件下，多尺度机械适应性水凝胶对NPC和ECM合成代谢/分解代谢的影响
图3 活体修复性能的影像学评估
本研究提出了一种多尺度力学适应性策略，
通过设计具有特定粘弹性的水凝胶，为IVDD的治疗提供了一种新的方法。这种策略不仅在体外实验中显示出对NPC功能的促进作用，还在动物模型中验证了其对椎间盘结构和功能的修复效果。
研究结果表明，多尺度力学适应性水凝胶有望成为一种有效的IVDD治疗材料，为未来的临床应用提供了理论基础和实验依据。
参考资料
：
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2025.02.021
来源：
EngineeringForLife
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