上海交通大学医学院附属仁济医院科研团队在《Chemical Engineering Journal》上发表研究,开发了一种名为S@NV–Sr/GC的线粒体增强型纳米囊泡水凝胶敷料,用于改善肝切除术后肝细胞能量不足并促进肝脏再生。该水凝胶由二氢咖啡酸改性壳聚糖/GelMA、Sr²⁺及负载五味子素B的干细胞纳米囊泡组成,术中局部施加于肝脏切除面形成保护屏障。其多孔结构利于物质交换与局部滞留,同时具备高效止血、抗菌、抗炎和清除活性氧的能力。研究证实,该敷料通过三条并行机制发挥作用:增强肝细胞线粒体能量代谢,提升ATP产量并改善线粒体质量控制;协同促进血管生成与微血管再通;以及激活肝干细胞并推动其向增殖表型转化。这些协同效应构建了一个“能量补给站”,有效弥补了再生驱动力不足,加速了小鼠模型中肝脏质量与功能的恢复。研究使用锐视科技IMAGING 200小动物活体成像系统评估了水凝胶在体内的降解与分布,证实其具有逐步降解的特性。该局部仿生策略克服了传统治疗的局限,展现出作为可转化围手术期辅助方案的潜力。
上海交通大学医学院附属仁济医院科研团队近日在学术期刊《Chemical Engineering Journal》(IF:13.2,中科院一区top期刊)发表论文,题为Mito-boosting nanovesicle hydrogel dressing rescues hepatocyte bioenergetic insufficiency and promotes post-hepatectomy regeneration(线粒体增强型纳米囊泡水凝胶敷料改善肝细胞能量不足并促进术后再生)。锐视科技的小动物活体成像系统(IMAGING 200)在研究中被用以评估水凝胶敷料在活体动物体内的降解特性。
部分肝切除(PHx)后,出血、感染、炎症及ROS过载会共同削弱肝细胞的再生驱动力。本研究提出一种同时重塑不良微环境并为肝细胞再生“补能”的双重策略,构建了一种快速交联的水凝胶(S@NV–Sr/GC),由二氢咖啡酸改性壳聚糖/GelMA、Sr²⁺以及负载五味子素B的hUC-MSC纳米囊泡组成,并在手术过程中局部施加于切除面形成保护屏障。其多孔结构保证物质交换并实现局部滞留,从而降低离靶暴露。CS-CA/Sr²⁺网络同时赋予水凝胶高效止血、抗菌、抗炎与清除ROS的能力,这些效应已在多项实验中得到验证。
与此同时,S@NV–Sr/GC通过三条并行机制发挥促再生作用:(i)增强肝细胞生物能量代谢——提升线粒体氧化磷酸化和ATP产量、稳定线粒体膜电位 ΔΨm、改善线粒体质量控制,从而逆转ROS诱导的细胞周期停滞并促进增殖;(ii)Sr²⁺、S@NV与CS-CA的协同效应促进血管生成并加速微血管再通;(iii)通过上调VEGF和bFGF,激活静息的CD63⁺肝干细胞并推动其向增殖型CD63⁺CD56⁺表型转化。
综上,这一系列协同效应构建了一个促进组织再生的“能量补给站”,弥补了再生驱动力不足的问题,加速了小鼠PHx模型中肝脏质量与功能的恢复。这一简洁、局部、仿生的策略克服了传统治疗的关键局限,具有作为可转化围手术期辅助方案以促进肝切除术后再生的潜力。本研究应用锐视科技的小动物活体成像系统(IMAGING 200)评估S@NV-Sr/GC在活体动物的体内降解。在凝胶形成前,通过物理混合法将Cy7加入S@NV-Sr/GC前驱溶液中,使其最终浓度达到10μg/mL。对C57BL/6J小鼠进行部分肝切除术后,将200 μL标记Cy7的S@NV-Sr/GC注射至肝脏切除部位,并进行405 nm光照处理(每组 n = 3)。在不同时间点,对麻醉状态下的小鼠使用锐视IMAGING 200观察S@NV-Sr/GC的降解与体内分布情况。

图S13. S@NV-Sr/GC的体内分布与降解分析。
(A)S@NV-Sr/GC在不同时间点的体内成像;(B)其体内分布与降解的定量数据(n = 3);(C)不同时间点从植入部位取出残余S@NV-Sr/GC的质量测定结果,证实材料在腹腔内逐步降解(n = 3);(D)S@NV-Sr/GC植入后通过ICP-MS检测的Sr²⁺累积尿液排泄曲线,验证了Sr²⁺的时间依赖性释放及系统清除过程(n = 3)。所有数据均以mean ± SD表示。

▲二维光学活体成像系统(型号:IMAGING 200)
DOI: 10.1016/j.cej2025.171456
