西南交大魏桂花团队 AHM：基于小球藻水凝胶的光响应性供氧系统促进面神经损伤修复-M1/M2型巨噬细...

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鉴于氧调控对施万细胞（ SCs）功能与巨噬细胞极化的关键作用， 作者 提出：一种光响应性释氧生物材料或可为 FNI修复提供创新解决方案。本研究开发的光响应性C-Gel水凝胶能实现时空可控供氧。通过整合体外体内实验，系统评估了C-Gel对施万细胞增殖、迁移、神经营养分泌及巨噬细胞极化的影响。进一步利用大鼠面神经挤压伤模型证实，C-Gel可加速神经功能恢复，并通过RNA测序阐明其分子机制。本研究提出的新型生物材料策略，通过协同氧调控与免疫调节应对FNI修复挑战，不仅深化了巨噬细胞-施万细胞互作机制认知，更为其他缺氧 相关疾病提供了具潜力的治疗策略。研究设计示意图如下（ Scheme 1）。

Scheme 1

1 、 C-Gel增殖与表征

小球藻在 BG-11液体培养基与C-Gel中持续增殖17天（图1A）。第5、9天时，BG-11悬液（绿箭头）与C-Gel（粉箭头）中的藻细胞均处于增殖期（图1A）。第13-17天，液态/水凝胶体系中的藻细胞体积增大，色素体偏向分布（红箭头），此现象归因于代谢产物积累与营养耗竭引发的细胞衰老。值得注意的是，C-Gel组藻细胞密度（第5、9、13、17天粉箭头）显著高于BG-11组（图1B,1D）。C-Gel通过固定化封装藻细胞于凝胶基质（图1F），增强光照吸收与营养传输。扫描电镜证实C-Gel促进细胞黏附、营养输送及代谢废物清除，为藻细胞提供最优生长环境。

C-Gel释氧性能系统评估显示：在5×10⁷ cells/mL藻密度下，660nm光照（2000 lx）4小时后达最高产氧率（16.773±0.472 mg/L）（图1E）。该材料具快速光响应性：同等藻密度下，30分钟光/暗循环即刻触发释氧（图1G）。连续光照8天仍维持稳定释氧（图1I），证实其持续光合活性。产氧速率可通过光照参数精准调控[24]，与前期研究一致[21,25]。降解实验表明C-Gel于8日内逐渐崩解，14天后降解率＞80%（图1C,1H），其可控降解特性与光响应释氧能力，完美适配需时序调控功能的生物医学应用。

流变学表征验证 C-Gel结构稳定性：频率扫描（0.1-50 Hz, 1%应变）显示储能模量（G′）始终高于损耗模量（G″），证实凝胶以弹性主导（图1J）。相较于纯海藻酸盐水凝胶（Gel），掺入小球藻使G′微升，源于分子链缠结增强与聚合物网络强化[26]。应变扫描确定~10%临界应变点，超此值将引发不可逆结构破坏（图1K）。综上流变特性彰显C-Gel在生理应力下的卓越稳定性。该材料集光控释氧、可调降解与机械耐久性于一体，为神经组织修复中的缺氧难题提供精准解决方案。

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