AmBeed文献解读|Adv. Funct. Mater.

从可流动的透明质酸多孔支架输送血管生成疗法可在无需抗炎剂的情况下改善功能

2025年3月20日，杜克大学Tatiana Segura教授发表题为《Delivery of Angiogenic Therapy from Flowable Hyaluronic Acid Porous Scaffolds Results in Functional Improvement without Anti-Inflammatory Agents》的研究。研究报道了一种基于透明质酸（HA）的微孔退火颗粒（MAP）支架，该支架负载了Vascular Endothelial Growth Factor（VEGF）涂层的肝素纳米颗粒（CLUVENA），用于促进缺血性中风后的血管新生和组织修复。研究通过体外和体内实验验证了这种设计能够显著减少胶质细胞反应性，增加新生血管的形成和成熟度，促进神经纤维的延伸，并显著改善中风后的功能恢复。此外，研究还发现，与传统设计相比，这种新型支架在不使用自由肝素纳米颗粒的情况下，避免了出血风险，同时保持了良好的治疗效果，为中风治疗提供了新的策略。

AmBeed产品

N-(3-Aminopropyl)methacrylamide hydrochloride（A245395）：是一种化学试剂，常用于生物材料和聚合物化学领域。

该产品在本文中的应用

在本文中，N-(3-Aminopropyl)methacrylamide hydrochloride（APMA）被用于修饰肝素（Heparin），使其具有可聚合的甲基丙烯酰胺基团。通过化学反应，APMA被共价结合到肝素上，形成Heparin -APMA（Hep-APMA）。这种修饰后的肝素可以进一步用于合成肝素纳米颗粒，并用于后续的生物材料制备。

研究背景

缺血性中风是全球致残的主要原因之一，其特征是脑血管阻塞导致血流不足，进而引发炎症、细胞死亡以及血管和功能的长期丧失。血管新生被认为是促进中风后再生和功能恢复的有前景的策略，因为它不仅能够为受损组织重新引入关键的营养和氧气，还能为神经发生提供支持性环境。然而，中风后内源性的血管新生是有限的，并且与炎症反应相关。因此，开发能够平衡血管新生和炎症反应的新型疗法是未来研究的重要方向。本研究探索了一种基于透明质酸（HA）的微孔退火颗粒（MAP）支架，该支架负载了VEGF涂层的肝素纳米颗粒（CLUVENA），旨在促进中风后的血管新生和组织修复，同时避免使用自由肝素纳米颗粒以减少出血风险。 

研究结果

图 1. 共价修饰VEGF的肝素纳米颗粒（nH）的制备与表征

通过自由基聚合和紫外引发的硫醇-烯点击化学反应合成了两种肝素纳米颗粒（nH-ABH和nH-NB），并使用扫描电子显微镜（SEM）和动态光散射（DLS）技术确认了它们的尺寸和形态。实验结果表明，nH-NB与VEGF的结合效率显著高于nH-ABH（99.99% vs. 76.84%）。此外，通过人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的VEGFR-2磷酸化实验验证了VEGF结合后仍保持生物活性，且nH-NB在激活VEGFR-2方面表现优于nH-ABH和可溶性VEGF。最后，通过抗Xa肝素凝血实验确认了nH-NB在体内没有抗凝血效果，表明其在治疗相关浓度下不会影响血液凝固。这些结果支持了nH-NB作为一种有效的VEGF递送载体的潜力，且不会引起额外的出血风险。

图 2.  CLUVENA-MAP 对中风后胶质细胞反应性和星形胶质细胞浸润的影响

研究者通过免疫荧光染色和图像分析，评估了不同治疗组在中风后15天和35天时的胶质瘢痕厚度、星形胶质细胞面积以及星形胶质细胞向梗死区域的浸润情况。结果显示，与仅使用MAP相比，所有包含CLUVENA的治疗组都能显著降低胶质瘢痕厚度，并增加星形胶质细胞在梗死区域的浸润。此外，MAP本身也具有减轻胶质细胞反应性的作用，这表明MAP支架能够促进星形胶质细胞的浸润，即使在递送促炎因子VEGF的情况下，也能减轻胶质细胞的过度反应，从而为中风后的组织修复和功能恢复提供了有利的微环境。

图 3. 簇状VEGF纳米颗粒（CLUVENA）促进新生功能性血管的形成

与仅使用MAP相比，包含CLUVENA的治疗组在中风后15天和35天时显著增加了新生血管的面积和浸润深度，并且在35天时M+C（MAP+CLUVENA）组显示出最多的功能性血管。此外，CLUVENA处理组还显著提高了血管内皮糖萼的密度，表明新生血管的成熟度更高。这些结果表明，CLUVENA-MAP能够有效促进中风后梗死区域的新生血管形成和成熟，为组织修复和功能恢复提供了重要的血管支持。

注：①MAP（M）：透明质酸（HA）基微孔退火颗粒（MAP）支架

      ②CLUVENA（C）：负载VEGF的肝素纳米颗粒

      ③nH（N）：裸露的肝素纳米颗粒

图 4.  星形胶质细胞终足与MAP内新生血管的重叠

研究者通过免疫荧光染色，使用水通道蛋白4（AQP4）标记星形胶质细胞的终足，评估了不同治疗组在中风后15天和35天时的血管成熟度。结果显示，与仅使用MAP相比，包含CLUVENA的治疗组（M+C和M+C+N）在中风后35天时显著增加了AQP4与功能性血管（通过番茄凝集素标记）的共定位，表明新生血管的成熟度更高。此外，M+C组在15天到35天之间显示出更显著的AQP4覆盖增加，这进一步证实了其在促进血管成熟方面的优势。这些结果表明，CLUVENA-MAP能够有效促进中风后新生血管的成熟，这对于改善脑组织的血液供应和功能恢复具有重要意义。

图 5. CLUVENA-MAP 提高了中风后的神经纤维延伸和功能恢复

与仅使用MAP相比，包含CLUVENA的治疗组在中风后15天和35天时显著增加了神经纤维的延伸。此外，研究者还通过自发前肢测试（cylinder test）评估了小鼠的功能恢复情况，结果显示只有M+C组在中风后1周（2天后）就显示出显著的功能恢复，并且这种功能恢复随着时间的推移持续改善。这些结果表明，MAP+CLUVENA治疗不仅促进了神经纤维的延伸，还显著改善了中风后的小鼠功能恢复。

结论

此研究表明，使用MAP支架负载VEGF涂层的肝素纳米颗粒（CLUVENA）可以有效地促进中风后的血管新生和神经纤维延伸，同时减少胶质细胞反应，并且在不使用额外的裸露肝素纳米颗粒的情况下实现了功能恢复。这一发现为中风后的再生治疗提供了一种新的策略，即通过生物材料设计来增强内源性再生，同时消除了对过量肝素的担忧。未来的研究将进一步探索裸露肝素纳米颗粒在MAP支架中的作用机制，并评估其在其他中枢神经系统相关疾病中的治疗潜力。

 

Doi: 10.1002/adfm.202500696