螺旋藻多糖自组装水凝胶：一种用于免疫治疗的纳米多孔材料及其免疫调节机制研究

针对慢性伤口炎症调控和药物递送的安全性问题，山东科研团队以螺旋藻多糖（SPS）为研究对象，开发了一种无需化学交联剂的自组装水凝胶。该材料通过氢键作用形成稳定纳米多孔结构，具有优异持水性和溶胀性能，并能通过调节巨噬细胞NO、TNF-α和IL-6分泌实现免疫平衡。这项发表于《Bioresource Technology》的研究为天然生物材料在创面修复和靶向给药领域提供了新策略。

　　

慢性伤口治疗正面临严峻挑战——持续的炎症反应、组织再生障碍和药物副作用形成恶性循环。传统抗炎药如对乙酰氨基酚可能引发肝毒性，氨基比林则可能导致再生障碍性贫血。与此同时，微藻生物活性物质因其环境友好性和独特代谢产物逐渐进入科研视野，例如小球藻多糖已被证实能调节巨噬细胞免疫反应。但如何开发兼具生物相容性和精准免疫调控功能的材料，仍是生物医学领域的重大课题。

山东省科学技术厅资助的研究团队选择钝顶螺旋藻（Spirulina subsalsa）多糖作为突破口。这种蓝藻富含的多糖成分可通过氢键自主装形成三维网络结构，无需添加化学交联剂即能构建水凝胶。研究人员发现，当浓度达到25 mg/mL时，SPS水凝胶可形成具有纳米级孔隙的稳定结构，这种独特形貌使其在催化载药方面展现潜力。更关键的是，该材料能双向调节巨噬细胞RAW 264.7的免疫功能：既促进一氧化氮（NO）的合成释放以增强防御能力，又抑制促炎因子TNF-α的过度产生，同时提升抗炎因子IL-6水平。这种"免疫刹车与油门协同调控"的特性，使其在慢性创面治疗中可能打破炎症-修复失衡的僵局。

研究采用四项核心技术：1）流变学测试表征水凝胶机械性能；2）扫描电镜观察纳米多孔形貌；3）傅里叶红外光谱分析分子间氢键作用；4）ELISA检测细胞因子分泌谱。实验设计遵循从材料构建到功能验证的逻辑链条，首先确认SPS在2-3%浓度区间能形成自支撑凝胶，其储能模量（G'）始终高于损耗模量（G''），证明弹性主导的稳定网络结构。

材料特性与形成机制
通过冷冻干燥法制备的SPS水凝胶呈现相互贯通的层状多孔结构，孔径主要分布在50-200 nm范围。红外光谱在3420 cm^-1
处出现显著羟基峰，证实分子间氢键是主要交联力。溶胀实验显示其平衡吸水率可达3800%，远超常规海藻酸盐水凝胶。

免疫调节功能验证
用脂多糖（LPS）刺激巨噬细胞建立炎症模型时，SPS处理组TNF-α分泌量降低42%，而IL-10水平提升2.3倍。基因表达分析显示，SPS能下调NF-κB信号通路关键节点蛋白表达，同时上调Arg-1基因（M2型巨噬细胞标志物）表达量达67%。

结论与展望
该研究首次阐明螺旋藻多糖通过分子间氢键自组装形成功能水凝胶的机制，其纳米孔隙与免疫调节功能的协同效应为"材料-生物学"交叉研究提供范例。相较于化学交联水凝胶，SPS材料规避了交联剂毒性风险；相比其他微藻多糖，其25 mg/mL的低临界凝胶浓度更具产业化优势。未来研究可进一步探索SPS负载IL-4等细胞因子的控释行为，或通过基因编辑技术明确其作用的具体Toll样受体（TLR）靶点。这项由Yang Zhao和Haiyan Pei领衔的研究，为发展中国自主知识产权的天然医用敷料奠定了重要基础。