随着全球人口老龄化的加剧，由骨稳态失衡和再生能力衰退引起的老年性骨损伤已成为公共卫生保健领域面临的重大医学挑战。改善衰老的微环境和衰老的干细胞，从而恢复衰老骨再生的干预措施是治疗老年性骨缺陷的一种潜在治疗方法。近日，我校刘昌胜院士、袁媛教授和张琰教授课题组报道了一种负载含雷帕霉素的聚二硒化物胶束的可注射聚乙二醇化甘油癸二酸酯/聚谷氨酸水凝胶（PEGS-PGA/SeSe/Rapa，PSeR），可用于多维度调控老龄骨再生微环境的活性氧（ROS）水平，恢复老龄骨组织的再生潜能。这一研究成果以题为“Rejuvenatingaged bone repair through multihierarchy reaction oxygen species-regulatedhydrogel”发表在Advanced Materials上。
骨微环境的恶化和细胞的衰老是骨衰老和再生能力下降的关键因素，其中，微环境中ROS过量积累是导致细胞衰老的最常见原因之一。现有研究表明，减少ROS积累是抑制老年小鼠骨丢失或促进骨质疏松性骨缺损修复的有效途径。而ROS水平的调节是一个动态的、复杂的过程，它伴随着细胞内和细胞外ROS的积累和持续的ROS生成，这使得单一的调节并不是促进老龄骨修复的最佳方法。
为解决以上问题，本研究设计的多维度ROS调控可注射水凝胶PSeR实现了对衰老细胞内外ROS水平的有效调控。该水凝胶不仅能够维持细胞外氧化水平，清除衰老细胞内过量积累的ROS，还能提高衰老细胞的抗氧化能力，减少ROS持续产生。同时，研究人员还发现，通过多维度调节衰老骨髓间充质干细胞的ROS水平，能有效延缓细胞衰老，保护干细胞在衰老环境中的再生能力。该研究为骨衰老以及其他退行性相关疾病的治疗提供了新的设计思路。
我校材料科学与工程学院博士生贺子芮为该成果的第一作者，博士生孙传浩为共同第一作者，我校张琰教授、袁媛教授、刘昌胜院士为通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金委、国家重点研究发展计划、国家自然科学基金基础科学中心等基金的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202306552