组织微环境中过量表达的活性氧（ROS）和缺氧状态会破坏正常的组织修复和再生，进而促发纤维化和功能紊乱，是导致心肌梗死等炎症性疾病的重要诱因。因此，及时而有效地消除组织中过量的ROS并改善低氧环境对于抑制炎症微环境促进组织修复再生具有重要意义。

针对该问题，浙江大学高长有教授团队首先通过聚乙二醇二丙烯酸酯（Mn=575，PEGDA575）的双键和酮缩硫醇二胺小分子的氨基间的迈克尔加成反应合成了一种新型的含双键端基的活性氧响应超支化聚合物（HBPAK）。进一步将HBPAK、甲基丙烯酸修饰的透明质酸（HA-MA）、可将过氧化氢催化为水和氧气的过氧化氢酶（CAT）以及光引发剂LAP的水溶液充分混合，在紫外光照下数秒即可交联得到双功能水凝胶（图1）。该水凝胶兼具的活性氧消除和释氧功能，可针对性缓解心梗微环境的过度炎症和缺氧问题，有效地促进心梗组织的修复和治疗。

图1 兼具活性氧消除和释氧的可注射水凝胶的构建及心梗治疗原理

他们制备了四种不同的水凝胶材料（双功能、具备活性氧消除或释氧单一功能、无功能对照水凝胶四种），并将其注射进心梗大鼠梗死心肌层，考察体内的治疗效果。28天后的心超测试及Masson染色结果（图2）表明，四种水凝胶可不同程度上改善心功能和减小心梗面积，而兼具双功能的水凝胶可显著提高射血分数（EF）和短轴缩短率（FS）值，改善收缩功能，降低左心室收缩末体积（ESV）和舒张末体积（EDV）值，抑制心室体积变大和心室重构，减小心梗面积，具有最优的心梗修复效果。

进一步的分析表明，该双功能水凝胶可有效减少心梗组织原位的自由基含量、缓解缺氧状态、减少全身血清中炎症因子TNF-α含量、抑制细胞凋亡、提高促组织修复型M2/炎性M1巨噬细胞比例、促进血管化。该双功能水凝胶无细胞负载组分，易于制备和手术操作，具有很大的应用潜能。

图2 28天后心梗大鼠心超测试和Masson染色结果

该研究工作“A Reactive Oxygen Species Scavenging and O2 Generating Injectable Hydrogel for Myocardial Infarction Treatment in vivo”于近日发表在Small杂志上。论文的第一作者为浙江大学高分子系博士生丁洁，通讯作者为浙江大学高分子系高长有教授。

论文链接：

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202005038

信息来源:材料化学快讯

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