徐琼教授团队：研发多孔双网络水凝胶为活髓保存及功能性组织再生提供了主动干预策略

近日，中山大学光华口腔医学院徐琼团队联合华南理工大学陈云华团队在国际著名学术期刊《Advanced Science》上发表题为“Aptamer-Directed Porous DNA Nanocomposite Hydrogel for Active Pulp Preservation: Immunomodulation, Stem Cell Recruitment and Reparative Dentinogenesis”的创新研究成果。该研究针对当前活髓保存治疗中因炎症持续及内源性牙髓干细胞不足导致疗效不稳定的临床难题，研发出一种可注射、经核酸适配体功能化的多孔双网络水凝胶（DGDL-Apt），为活髓保存及功能性组织再生提供了主动干预策略。

传统活髓保存治疗往往采用被动的物理封闭，而成功的活髓保存需精准调控局部炎症微环境并诱导内源性牙髓干细胞参与组织再生。基于此理念，该团队在研发盖髓材料时，整合了动态交联的双网络水凝胶骨架、无机生物活性纳米材料以及靶向识别并招募干细胞的特异性核酸适配体，构建了兼具一定机械性能、动态适应性与抗炎性的多功能水凝胶。该水凝胶以多巴胺功能化的甲基丙烯酰化明胶为共价网络，具备氧化还原调节性能，同时嵌入DNA链构建超分子网络，利用精准可逆的碱基配对赋予材料动态自愈合能力。此外，研究使用Laponite纳米片强化材料的力学性能，并采用“水包气”乳液模板策略构建层级互连的多孔结构，这种兼具剪切变稀特性的多孔支架不仅能原位无缝填充形态不规则的髓腔，还为牙髓干细胞的募集、营养物质输送及代谢废物清除提供了通道。

图1. DGDL-Apt水凝胶的设计流程与治疗机制示意图

在生物学机制上，该水凝胶打破了传统水凝胶支架“惰性填充物”的局限，实现了对牙髓微环境的“主动”调控。针对早期牙髓炎诱发的氧化应激，水凝胶中的多巴胺能高效清除活性氧，显著下调促炎因子表达，并诱导巨噬细胞由促炎的M1型向促修复的M2型极化，从而重建局部免疫微环境。为解决炎症牙髓组织中干细胞缺乏的问题，团队将靶向牙髓干细胞表面蛋白CD29的高亲和力适配体Apt-CD29锚定于超分子网络，作为生物招募信号在修复期主动“捕获”并募集内源性牙髓干细胞。在水凝胶降解过程中，Laponite纳米片持续释放的镁、硅、锂等生物活性离子，构建支持组织修复再生微环境，进一步促进了受募集干细胞的成牙本质分化。

图2. . 靶向牙髓干细胞（DPSC）适配体的筛选、验证及其功能化应用

在动物实验部分，团队通过构建大鼠牙髓炎模型进行水凝胶的体内功能验证。体内实验结果证实，该水凝胶可在术后3～7天快速重塑牙髓炎局部炎症微环境，并同步启动靶向招募内源性干细胞。术后4-8周，水凝胶能促进一定厚度、连续的修复性牙本质桥形成，新生组织胶原纤维致密有序，达到了与临床金标准材料（iRoot BP plus）相似的治疗效果。该研究成功将免疫-氧化还原微环境调控与适配体靶向募集干细胞过程相融合，实现了从材料结构设计到生物学功能的相互验证，为活髓保存技术提供了新的材料学思路。

图3. DGDL-Apt水凝胶促进修复性牙本质形成的体内研究

中山大学附属口腔医院·光华口腔医学院为该论文第一完成单位，中山大学附属口腔医院徐琼教授、华南理工大学陈云华副教授及中山大学附属口腔医院李卫昌研究员为通讯作者，蔡璐徽、余欢等为共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金等多个项目的资助。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.75497