青橙·Family | 华诺自愈合纳米智能水凝胶载多能干细胞实现腰椎间盘病变的微创治疗

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深圳华诺生物科技有限公司近期与大连理工大学科研团队合作研发出新一代自愈合纳米智能水凝胶生物医用材料，具有微创化、智能化、精准递送、生物活性的性能优势，是医疗器械耗材领域的变革性新技术。近期华诺生物与四川大学华西医院骨科科研团队提出自愈合纳米水凝胶新材料可作为干细胞递送的载体，为治疗椎间盘的退行性病变提供微创、生物活性的全新解决方案。

华诺自愈合纳米智能水凝胶载多能干细胞实现病变腰椎间盘微创治疗示意图。由华诺生物自主研发的纳米明胶水凝胶具备自愈合，可注射、可塑型的特性，负载人体多能干细胞后可通过普通医用注射器针头注射于退变性椎间盘的髓核组织间隙，为治疗退变性椎间盘提供微创、生物活性的全新解决方案。

椎间盘退变导致的颈腰腿等部位疼痛是临床上的常见病和多发病。据统计全世界有超过6.32亿人受此疾病的困扰，我国40岁以上人口患病率高达30%。椎间盘退变会导致患者劳动能力丧失和生活质量下降，给家庭和社会带来沉重的经济负担。目前临床治疗的主要方法是用药物治疗或微创手术，但治疗效果仅能缓解症状或延缓椎间盘病变的进一步恶化，无法修复损伤的椎间盘组织从而实现椎间盘退变的有效治疗。而以干细胞组织工程技术治疗椎间盘退变的方法近年来获得了越来越多的关注。

在干细胞移植中，一个理想的支架材料不仅可以提供机械支撑作用，还可以为干细胞提供适当的理化微环境维持或促进干细胞的活力与功能，从而增强干细胞的治疗效果。此外，从实际临床应用角度出发，作为退变性椎间盘治疗的支架还需要满足可降解、可注射、能固化、无生物毒性等要求。然而目前报道的大多数支架材料很难满足这一复杂的综合性需求。针对该状况，四川大学华西医院科骨科专家、大连理工大学科研团队和深圳华诺生物科技有限公司合作提出以自愈合纳米明胶水凝胶作为干细胞移植的载体，实现干细胞微创化植入，且为干细胞提供仿生人体髓核组织的微环境，诱导干细胞向工程化的椎间盘髓核组织分化，最终实现椎间盘病变的早期干预。

研究发现，纳米明胶颗粒特殊的结构和组成使胶体凝胶具有剪切变稀和自修复行为，能满足可注射性和可塑性的要求。此外，通过调整凝胶的浓度，可使其具有类似于天然髓核的力学特性，比如粘弹性和触变性。进一步的体外实验结果表明，该类明胶胶体凝胶具有很好的生物相容性、可降解性，并且能够支持干细胞的成髓核分化。更重要的是，在新西兰兔退变性椎间盘模型下，该明胶胶体凝胶具有保护干细胞存活并防止其泄露的功能。负载间充质干细胞的明胶胶体凝胶通过普通医用注射器针头注射于退变性椎间盘的髓核组织间隙，显著促进了椎间盘髓核组织的再生，改善了退变性椎间盘的组织结构。

华诺自愈合纳米智能水凝胶载多能干细胞治疗病变腰椎间盘效果图。由华诺生物自主研发的纳米明胶水凝胶被证实可降解、可注射、可固化、无生物毒性。该水凝胶可以保护干细胞在体内长期存活并防止其从注射部位泄露，同时可为干细胞提供良好的再生环境。负载人体干细胞注射于退变性椎间盘后，可促进椎间盘髓核组织的再生，极大改善退变性椎间盘的结构和功能。

     

综合上述结果表明，华诺生物开发的新一代自愈合水凝胶可为干细胞治疗提供更加安全、有效、以及仿生微环境，有望为组织工程技术的进一步临床应用提供材料和产品支持。

上述研究成果为椎间盘退行性病变的进一步临床治疗提供了坚实的基础研究支持。相关研究成果由四川大学华西医院牵头、与大连理工大学和深圳华诺生物科技有限公司合作以“Injectable Nanostructured Colloidal Gels Resembling Native Nucleus Pulposus as Carriers of Mesenchymal Stem Cells for the Repair of Degenerated Intervertebral Discs”（拟髓核组织的可注射纳米结构胶体凝胶负载干细胞治疗退变性椎间盘）为题目，发表于生物医用材料领域的重要国际期刊（中科院一区期刊）Materials Science and Engineering Part C: Materials for Biological Applications。

相关论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493121004835。

华诺自愈合纳米智能水凝胶是以亚微米明胶胶体微粒为基本结构单元，颗粒的高比表面积和胶体颗粒间的可逆物理交联，赋予该凝胶材料剪切变稀（可注射性）和自修复性能（秒级凝胶化），从而使材料获得了微创化、智能化、精准递送的特性，可应用在临床微创手术中。同时自愈合纳米智能凝胶以天然明胶为主要成分，明胶是胶原部分水解后的产物，具有优异的细胞相容性、生物相容性、可降解性，可作为细胞外基质为干细胞提供三维微环境，促进干细胞分化。为组织工程、干细胞治疗提供新的解决方案。