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为解决软骨损伤修复及炎症、感染等问题，研究人员开发了结冷胶（GG）/ 单宁酸（TA）水凝胶。通过多重表征发现 TA 通过氢键交联，该水凝胶具良好力学性能，能促进软骨相关基因表达，抑制炎症并抗菌，为软骨再生提供新策略。
软骨，这个人体内 “沉默的缓冲器”，虽无血管却承担着关节活动的重要支撑。然而，创伤、骨关节炎（OA）等却让它陷入 “危机”—— 每年 3-5% 的厚度递减只是生理性衰老的冰山一角，病理状态下，损伤相关分子模式（DAMPs）激活 NF-κB 通路，释放 IL-1β、TNF-α 等促炎细胞因子，不仅加速细胞外基质（ECM）降解，还让软骨细胞分化异常，COL2A1 受抑、MMP13 活跃，形成恶性循环。传统抗炎药物的长期副作用与感染风险（如金黄色葡萄球菌引发的化脓性关节炎），更让软骨修复雪上加霜。
在这样的背景下，意大利研究人员聚焦天然材料，开发出一种兼具力学强度与生物活性的结冷胶（GG）/ 单宁酸（TA）水凝胶，相关成果发表于《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》。这项研究为软骨再生领域带来了突破性思路。
关键技术方法
研究采用静态压缩测试评估水凝胶力学性能，利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR/ATR）、X 射线光电子能谱（XPS）、固态核磁共振（SS-NMR）等表征化学相互作用，通过扫描电子显微镜（SEM）观察微观结构。生物相容性通过 Alamar Blue assay 和 Live/Dead 荧光染色评估，软骨生成潜力通过实时定量 PCR（qRT-PCR）检测 COL2、SOX9 等基因表达，抗菌性能则以金黄色葡萄球菌（S. aureus）的菌落形成单位（CFU）计数和生物膜观察验证。
研究结果
3.1 力学表征
通过镁离子（Mg2?）和 TA 双重交联，水凝胶展现优异力学性能。当 TA 含量为 5%、浸镁 15 分钟时，压缩杨氏模量达 187.7±12.2 kPa，断裂应变约 55%。TA 通过氢键强化网络结构，其效果优于单一离子交联，且力学性能符合软骨修复的刚度需求。
3.2 化学与形态表征
FT-IR 显示 TA 与 GG 通过氢键结合，XPS 和 SS-NMR 进一步证实非共价相互作用。SEM 观察到水凝胶具有 550-590 μm 的多孔结构，利于细胞黏附与组织长入。
3.3 抗氧化与释放动力学
TA 释放呈现缓释特性，21 天仅释放约 2%，镁离子交联通过形成 Mg2?-TA 复合物进一步抑制释放。抗氧化实验显示，TA 虽因交联降低游离态活性，但仍通过清除自由基发挥保护作用。
3.6 生物学评价
- 细胞相容性：Alamar Blue 检测显示细胞代谢活性随时间递增，Live/Dead 染色证实高存活率，SEM 观察到细胞与水凝胶紧密互作。
- 抗菌与抗生物膜：TA 通过抑制细菌酶（FabG）和破坏膜完整性，使金黄色葡萄球菌负载减少超 90%，并显著抑制生物膜形成。
- 软骨生成潜力：在生理及 IL-1β 诱导的炎症条件下，TA 水凝胶均显著上调 COL2（30 倍 / 6 倍）和 SOX9（14 倍 / 3 倍）基因表达，促进软骨特异性细胞外基质形成。
- 抗炎与免疫调节：TA 下调促炎因子 PGE?、TNF-α，上调抗炎因子 IL-10、IFN-γ，并通过调控单核细胞形态抑制 LPS 诱导的炎症激活，展现双重免疫调节作用。
结论与意义
这项研究构建的 GG/TA 水凝胶，以天然交联剂 TA 整合力学支撑、抗炎、抗菌及软骨诱导多重功能，为软骨修复提供了 “一站式” 解决方案。其创新点在于利用 TA 的多酚特性实现绿色交联，同时激活 SOX9 等关键通路促进软骨再生，抑制 NF-κB 等炎症路径，且对感染风险实现有效防控。尽管未明确第一作者单位，但研究成果为临床转化提供了极具潜力的材料原型，尤其在规避传统疗法副作用、应对复杂软骨损伤场景方面展现广阔前景，有望推动软骨组织工程向更安全、高效的方向发展。
