編輯丨王多魚

排版丨水成文

氣管是典型的復(fù)合組織器官，兼具軟骨力學(xué)支撐、血管供養(yǎng)與上皮屏障功能，其再生過程并非一次性“搭建完成”，而是在呼吸牽張、免疫反應(yīng)和組織重塑的共同作用下持續(xù)推進(jìn)。如何在這一動(dòng)態(tài)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而有序的氣管再生，始終是組織工程領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)。

長(zhǎng)期以來，多數(shù)工程化氣管研究聚焦于初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而材料在體內(nèi)再生過程中是否、以及如何持續(xù)參與組織調(diào)控，仍缺乏系統(tǒng)性證據(jù)。

近日，同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院陳昶教授、復(fù)旦大學(xué)俞麟教授、同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院孫維言醫(yī)師作為共同通訊作者（同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院湯海醫(yī)師、復(fù)旦大學(xué)博士生王翰宬、同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院孫維言醫(yī)師、同濟(jì)大學(xué)博士生陳羿為該論文第一作者），在 Nature 子刊Nature Communications上發(fā)表了題為：A bio-adaptive physical hydrogel enables dynamic tissue engineering for tracheal reconstruction 的研究論文。

該研究提出了動(dòng)態(tài)組織工程（Dynamic Tissue Engineering，DTE）新策略，首次從機(jī)制層面闡明了生物材料在氣管再生過程中對(duì)細(xì)胞行為與組織演化的持續(xù)調(diào)控作用。

研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種基于 PLGA-PEG-PLGA 的生物自適應(yīng)物理水凝膠（BP-Gel）。該材料形成的物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可隨細(xì)胞遷移、聚集和重排動(dòng)態(tài)調(diào)整。研究發(fā)現(xiàn)，在這一環(huán)境中，軟骨細(xì)胞不再被固定于預(yù)設(shè)位置，而是自發(fā)發(fā)生空間重組，逐步形成具有發(fā)育特征的層次化軟骨結(jié)構(gòu)，從而顯著提升工程化軟骨的力學(xué)穩(wěn)定性和抗降解能力。

動(dòng)態(tài)組織工程氣管再生策略示意圖

進(jìn)一步研究顯示，BP-Gel還可作為遞送平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)免疫調(diào)控因子的時(shí)序釋放。通過引入負(fù)載 IL-4/IL-13 的凝膠體系，研究團(tuán)隊(duì)在再生早期塑造促修復(fù)免疫微環(huán)境，在不干擾軟骨表型的前提下，促進(jìn)血管生成并加速氣道上皮成熟。

在體內(nèi)模型中，基于動(dòng)態(tài)組織工程策略構(gòu)建的氣管替代物在長(zhǎng)期通氣維持、軟骨保留以及血管和上皮重建等方面均表現(xiàn)出更接近天然氣管的功能特征。

總體而言，該研究揭示了材料-細(xì)胞-微環(huán)境動(dòng)態(tài)協(xié)同是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜氣管再生的關(guān)鍵機(jī)制，為氣道重建及其他復(fù)合組織工程提供了新的理論依據(jù)與潛在轉(zhuǎn)化方向。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-67580-0