可注射电活性聚离子复合水凝胶依次释放抗炎药与神经调节剂修复脊髓损伤

Spinal cord injury (SCI) is a kind of severe central nervous system damage caused by trauma or disease, and there is no effective therapeutic strategy to treat SCI up to now. This project will prepare a class of injectable electroactive polyion complex hydrogels to sequentially release anti-inflammatory drug and neuromodulator for synergistic SCI repair. The hydrogels exhibit the following 6 advantages: 1. the polypeptides as matrices endow them with great biodegradability and biocompatibility; 2. the physicochemical properties can be adjusted by the topologies and components of polypeptides; 3. the injectable administration avoids the damage caused by surgical implantation; 4. the hydrogel inhibit the formation of glial scar; 5. the sequential release of anti-inflammatory drug and neuromodulator improves the anti-inflammatory and microenvironment, and promotes the axonal regeneration and growth; 6. the electroactivity of hydrogels can conduct the electrical stimulation to the SCI site for synergistically SCI improvement. The project provides a new idea for research and development of the multifunctional SCI repair scaffolds with clinical value. Simultaneously, the combined treatment of the drug-loaded electroactive polyion complex hydrogel and electroactivity provides a novel strategy for SCI repair and has a good prospect of clinical application.

脊髓损伤是一类由外伤或疾病所致的严重中枢神经损害，目前对于脊髓损伤尚缺乏明确有效的治疗手段。本项目拟制备一类可注射电活性聚离子复合水凝胶依次释放抗炎药与神经调节剂协同修复脊髓损伤。该水凝胶具有以下6个优点：1. 以聚氨基酸为基质，可降解且生物相容性好；2. 可通过聚氨基酸的拓扑结构和组分调节其物理化学性质，以更好地适用于脊髓损伤修复；3. 可注射性，避免手术植入带来的损伤；4. 可抑制神经胶质瘢痕的形成；5. 抗炎药与神经调节剂依次可控释放，在抗炎并改善微环境的同时促进神经轴突的再生与生长；6. 电活性，可将电刺激传导到脊髓损伤部位协同促进脊髓修复。本项目为研发具有临床应用价值的多功能脊髓损伤修复支架提供了新的思路，同时本项目提出的载药电活性聚离子复合水凝胶与电刺激结合的治疗方式为脊髓损伤修复提供了新的策略，具有良好的临床应用前景。

脊髓损伤是一种对人的身心都有一定的摧残性的常见疾患。它能够造成大脑与外周器官联系的中断，指令不能通过受损的脊髓部位下达到终端器官，导致其功能障碍。根据损伤的部位高低，它可以引起截瘫或四肢瘫痪，造成终生残障。此外，脊髓损伤会引发如深静脉血栓、肌肉痉挛、骨质疏松、褥疮、慢性疼痛和呼吸道并发症等一系列的继发性疾病。然而，目前临床治疗脊髓损伤的方案并没有取得实质性进展。为了解决上述问题，本项目首先构建了多种可注射性水凝胶体系，并详细地研究了水凝胶的力学性能、降解行为、药物释放行为等。以此为基础，本项目进而构建了一系列可注射性水凝胶载药体系。该水凝胶在抑制神经胶质瘢痕形成的同时，释放出的药物能够起到抑制局部炎症反应防止二次损伤的作用，并能够促进神经轴突的再生和生长。本项目通过体外细胞实验和体内动物实验证实通过电活性水凝胶、抗炎药、神经调节剂、电刺激等协同策略提高脊髓损伤治疗效果，并揭示了不同化学结构和组成对神经修复和脊髓损伤治疗效果的影响。本项目已完成了预定的研究目标。在本项目的资助下，我们在国际知名学术期刊上发表论文56篇，申请中国发明专利7项，其中授权1项。