四川大学黄忠兵教授CEJ：负载具有光热转化性能的聚多巴胺-金纳米棒团簇/聚丙烯酰胺/海藻酸水凝胶，促进硬脑膜缺损的修复和功能重建

硬脑膜作为保护中枢神经系统的重要屏障，其缺损常由外伤、手术或感染引起，可导致脑脊液漏、颅内感染等严重并发症。传统修复方法存在明显局限性：自体组织移植面临供区损伤和来源有限的问题，而人工合成材料则可能引发免疫排斥或感染风险。在这一背景下，二区近红外光（NIR-II）因其独特的深层组织穿透性和精准调控优势脱颖而出，为硬脑膜修复提供了创新解决方案：一方面通过促进成纤维细胞增殖、迁移来促进硬脑膜修复，并开放TRPV1钙通道促进Ca²⁺内流来激活细胞修复机制，增强细胞活性并刺激神经营养因子分泌以加速神经再生；另一方面通过调控修复微环境抑制过度炎症反应，减少纤维化粘连。更重要的是，NIR II技术作为一种非侵入性治疗手段，可与生物材料联用实现无创、可控的时序性治疗，避免二次损伤。

2025年6月，四川大学生物医学工程学院黄忠兵教授团队，在Chemical Engineering Journal上发表了研究论文“PDA-Au-nanocluster-loaded polyacrylamide alginate hydrogels for dural repair and functional recovery”，报道了一种新型的聚丙烯酰胺/海藻酸/聚多巴胺-金纳米棒团簇水凝胶（PAM/Alg/AuNCs），结合NIR-Ⅱ光照能显著促进成纤维细胞的增殖，加速硬脑膜的修复进程。同时，该体系还能有效减少脑组织瘢痕形成，降低轻微脑损伤处的炎症反应，促进该区域血管再生和神经生长。这种多功能集成的特性使其不仅能够高效修复硬脑膜缺损，还能实现硬脑膜功能的重建，对轻微脑损伤也具有良好的修复效果。

该研究发现，在周期性NIR-II光照条件下，NIR-II引发的温和光热效应不仅能够显著促进成纤维细胞的增殖，还能诱导巨噬细胞向抗炎的M2型极化；同时，这种光热效应也能够刺激血管生成，并显著提高脑源性神经因子（BDNF）和神经生长因子（NGF）两种神经因子的表达水平；并通过降低胶质纤维酸性蛋白（GFAP）、IBA-1、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和环氧化酶-2（COX-2）的表达，从而有效地抑制了脑瘢痕的形成和炎症反应，进而显著改善了硬脑膜的修复效果和功能恢复。同时，它还通过促进血管生长因子VEGF和BDNF和NGF的分泌，从而助力修复伴随硬脑膜缺损的轻度脑损伤，展现出这种功能性水凝胶在神经修复领域的巨大潜力。同时，该研究还利用MRI技术成功鉴定了大鼠脑脊液漏，首次建立了评价大鼠脑脊液漏的MRI检测系统。

图1. NIR-Ⅱ下 PAM/Alg/AuNCs 水凝胶的硬膜损伤模型及修复机制示意图：（a）硬脑膜缺损模型；（b）PAM/Alg/AuNCs 水凝胶覆盖后的硬脑膜修复过程；（c）NIR-Ⅱ照射后的硬脑膜修复过程；（d）硬脑膜缺损的损伤图；（e）NIR-Ⅱ下PAM/Alg/AuNCs 水凝胶修复硬脑膜的主要机制。

四川大学生物医学工程学院黄忠兵教授为本文的通讯作者，四川大学生物医学工程学院吴德红硕士为本文的第一作者，华西医院吴江教授团队也参与了本项目的研究。本研究获得了国家自然科学基金以及国家重点研发计划等经费的支持。

原文链接：

https://www.x-mol.com/paper/1928902132856922112