通过Poly I缓释系统掩盖巨噬细胞的损伤感知，可以减轻炎症和纤维化

《Biomaterials》：Masking macrophage injury sensing via Poly I sustained release system reduces inflammation and fibrosis

巨噬细胞过度迁移激活与损伤相关分子模式（DAMPs）信号通路在纤维化中起关键作用。本研究通过电纺技术制备含聚肌苷酸（Poly I）的聚电容乳氧（PCL-Poly I）纳米纤维膜，抑制巨噬细胞 scavenger 受体（MSR1/PI3K/AKT/SPP1）通路，阻断DAMPs介导的炎症级联反应。体外和体内实验表明，PCL-Poly I膜可有效减少纤维化区域（如椎管纤维化）早期巨噬细胞聚集与激活，抑制成纤维细胞活化，治疗效应持续8周。该生物材料策略为纤维化治疗提供新上游干预方案。

　　组织纤维化是许多疾病发展过程中常见的病理现象，尤其在创伤或手术后，纤维化的发生不仅影响组织功能，还可能导致严重的临床后果。以脊柱手术后的硬膜外纤维化（Epidural Fibrosis, EF）为例，其通常与术后失败综合征（Failed Back Surgery Syndrome, FBSS）密切相关。EF是指手术操作后，硬膜外空间因瘢痕组织形成而发生异常粘连，进而压迫脊髓或神经根，导致患者出现持续性疼痛或神经功能障碍。这种病理过程不仅降低了手术效果，还增加了患者的痛苦和治疗难度。因此，如何有效干预EF的发展，成为医学研究中的重要课题。

在这一背景下，研究者们逐渐认识到巨噬细胞在纤维化形成中的关键作用。巨噬细胞作为免疫系统的重要组成部分，在组织损伤后迅速被招募到损伤部位，并通过识别损伤相关分子模式（Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs）启动其激活过程。DAMPs是由受损细胞释放的信号分子，它们不仅能够引导巨噬细胞的迁移，还能促进其功能状态的改变，从而释放大量的炎症因子。这一过程虽然在早期有助于组织修复，但若过度激活，则会导致慢性炎症和异常纤维化，进一步加重组织损伤。因此，调控巨噬细胞的激活状态，尤其是其对DAMPs的响应，成为抑制纤维化发生的关键策略。

近年来，研究发现聚肌苷酸（Polyinosinic acid, Poly I）能够有效抑制巨噬细胞的过度激活。Poly I是一种多阴离子配体，其作用机制不同于传统的双链RNA（如Poly I:C）所引发的强效促炎反应。Poly I:C作为典型的双链RNA模拟物，能够被Toll样受体3（TLR3）和MDA5等受体识别，从而激活TRIF–IRF3信号通路，引发I型干扰素的快速释放，导致强烈的炎症反应。然而，Poly I由于缺乏稳定的双链结构，反而更倾向于与巨噬细胞的清道夫受体（Macrophage Scavenger Receptors, MSRs）结合。这种选择性的结合可以竞争性地阻止DAMPs的摄取，从而降低巨噬细胞的激活水平，起到免疫调节的作用。

基于这一发现，研究团队开发了一种基于电纺技术的新型材料——聚己内酯（Polycaprolactone, PCL）纤维膜，该膜负载了Poly I，称为PCL-Poly I纤维膜。电纺技术是一种广泛应用的材料制备方法，它能够通过物理过程形成具有纳米级孔隙结构的纤维膜，为药物的缓释提供了理想的载体。PCL作为一种生物相容性良好的高分子材料，具有良好的机械性能和可降解性，适合用于生物医学应用。通过将Poly I封装在PCL纤维膜中，研究团队成功实现了其在体内的早期持续释放，从而在局部维持稳定的药物浓度。

在体外和体内实验中，研究结果表明，PCL-Poly I纤维膜能够有效抑制巨噬细胞对DAMPs的早期感知，从而降低其激活水平。通过调控MSR1/PI3K/AKT/SPP1信号通路，该材料能够显著减少巨噬细胞在EF区域的聚集和激活，进而抑制成纤维细胞的过度活化，减缓EF的发展进程。更重要的是，这种干预效果在脊椎减压手术（如椎板切除术）后能够维持长达8周，显示出良好的治疗潜力。这表明，PCL-Poly I纤维膜不仅能够作为物理屏障，防止瘢痕组织向硬膜外空间扩散，还能够通过调控免疫反应，从根本上抑制纤维化的发生。

研究团队在实验设计中特别关注了材料的结构特性。通过扫描电子显微镜（SEM）观察发现，PCL-Poly I纤维膜呈现出密集且随机分布的纳米纤维结构，纤维直径范围在90至2260纳米之间，平均直径约为636-845纳米。与未负载Poly I的PCL膜相比，PCL-Poly I纤维膜的纤维直径明显增大，这可能与其内部结构的改变有关。这种结构上的差异不仅影响了材料的物理性能，还可能对药物的释放行为产生重要影响。较大的纤维直径通常意味着更慢的药物扩散速率，有助于实现更长时间的缓释效果。此外，纤维膜的多孔结构为药物的渗透和释放提供了通道，进一步增强了其在体内的生物活性。

在功能评估方面，研究团队采用了一系列实验方法来验证PCL-Poly I纤维膜的治疗效果。首先，通过细胞实验检测了巨噬细胞在不同材料处理下的激活状态。结果显示，PCL-Poly I纤维膜能够显著降低巨噬细胞的炎症因子分泌水平，包括TNF-α、IL-6和IL-1β等。这表明，该材料在抑制炎症反应方面具有良好的效果。其次，通过动物模型研究了其在体内的应用效果。实验动物在接受椎板切除术后，局部植入PCL-Poly I纤维膜后，硬膜外区域的瘢痕组织形成明显减少，神经根和硬膜囊的压迫程度也有所缓解。这进一步验证了该材料在抑制EF发展方面的有效性。

此外，研究团队还探讨了PCL-Poly I纤维膜的长期安全性。由于PCL是一种可降解的高分子材料，其在体内的降解过程通常较为缓慢，能够为药物的持续释放提供稳定的环境。同时，Poly I作为一种天然多阴离子配体，其生物相容性较好，不会引发明显的免疫排斥反应。因此，PCL-Poly I纤维膜不仅具有良好的治疗效果，还具备较高的生物安全性，为临床应用提供了重要的理论依据。

在实际应用中，PCL-Poly I纤维膜可以作为脊柱手术后的辅助治疗材料，特别是在椎板切除术等需要开放硬膜外空间的手术中。通过在手术区域植入该纤维膜，不仅可以物理阻隔瘢痕组织的扩散，还能通过持续释放Poly I，抑制巨噬细胞的过度激活，从而降低炎症反应和纤维化程度。这种双重作用机制使得PCL-Poly I纤维膜成为一种具有前景的抗纤维化治疗策略。与传统的抗纤维化药物相比，该材料具有更持久的治疗效果，并且能够避免全身性药物使用的副作用。

研究还指出，尽管Poly I具有良好的抗炎和抗纤维化作用，但其效果具有一定的局限性。由于Poly I在体内的作用时间相对较短，因此需要一种能够实现其早期持续释放的载体。PCL纤维膜通过其独特的纳米级结构，为Poly I的缓释提供了理想的平台。此外，研究团队还对不同浓度的PCL-Poly I纤维膜进行了比较分析，发现1%和2%的Poly I负载量在抑制巨噬细胞激活方面均表现出良好的效果，但2%负载量的纤维膜在抑制瘢痕组织形成方面更具优势。这表明，通过优化材料的组成比例，可以进一步提高其治疗效果。

综上所述，这项研究通过开发一种新型的PCL-Poly I纤维膜，为抑制组织纤维化提供了一种创新的解决方案。该材料不仅能够作为物理屏障，防止瘢痕组织向硬膜外空间扩散，还能通过调控巨噬细胞的激活状态，从源头上减少炎症反应和纤维化的发展。这种基于生物材料的免疫调节策略，为治疗纤维化相关疾病开辟了新的方向，具有重要的临床应用价值。未来，随着材料科学和免疫学的不断发展，PCL-Poly I纤维膜有望在更多类型的纤维化疾病中发挥重要作用，为患者提供更有效的治疗手段。