"盾矛"整合生物贴片：通过协同调控GATA6+巨噬细胞与雪旺细胞实现无纤维化膀胱重建

本研究创新性地开发了整合"盾矛"策略的生物贴片（HAD-AptEV），通过阴离子"盾"水凝胶（HAD）捕获GATA6+巨噬细胞抑制胶原过表达，同时利用S100适配体修饰的细胞外囊泡（S100Apt-EVs）靶向激活雪旺细胞分泌脑源性神经营养因子（BDNF），协同下调TGFβ/Smad通路。在比格犬模型中证实该贴片能实现无缝合膀胱修复，平衡伤口愈合与抗纤维化矛盾，为器官无瘢痕再生提供新范式。

　　

1 引言

膀胱纤维化修复是全球性难题，现有治疗策略难以平衡愈合与胶原沉积的矛盾。研究团队提出创新性"盾矛"整合策略：外层阴离子水凝胶作为"盾"抑制GATA6⁺腹膜巨噬细胞聚集，内层S100适配体工程化EVs作为"矛"靶向激活雪旺细胞。该设计首次通过协同调控"膀胱外"（腹膜微环境）和"膀胱内"（神经修复）双重机制实现无纤维化重建。

2 结果与讨论

2.1 "盾矛"水凝胶的合成与表征

基于透明质酸（HA）骨架，通过接枝多巴胺（DA）和甲基丙烯酸氨基乙酯（AEMA）构建HAD前体。核磁共振氢谱（¹H NMR）证实DA的儿茶酚环特征峰（6.6-7.2 ppm）和AEMA的C=C键峰（5.67/6.12 ppm）。光交联3秒即可形成多孔结构，流变测试显示其剪切稀化特性。爆破压力实验显示HAD密封性能优于缝合组15倍（15.8 vs 0.8 kPa），有限元分析证实可承受1.33×10⁶ Pa界面应力。

2.2 "盾"效应抑制GATA6⁺巨噬细胞聚集

独创性设计"溶胶-粘附"与"凝胶-抗粘"双模式测试：HAD与猪皮粘附强度达14.58 kPa，而交联后表面粘附力降为0 kPa。体外实验显示HAD表面L929成纤维细胞和RAW264.7巨噬细胞粘附率不足5%。动物实验证实HAD通过负电荷屏蔽I型清道夫受体（MSR-1），使GATA6⁺巨噬细胞聚集减少83%，显著降低TNF-α和IL-6表达。

2.3 光交联控制EVs单向释放

设计"凝胶非渗透"与"溶胶渗透"对比实验：预先交联的HAD+EVs与纤维蛋白凝胶形成清晰边界，而同步凝胶化组EVs渗透率达92%。机理在于流动态HAD前体中游离DA可与EVs表面氨基共价结合，实现伤口定向递送。体外释放曲线显示HAD的DA使EVs缓释时间延长至35天，较HAMA对照组提高5倍。

2.4 S100适配体修饰EVs靶向激活雪旺细胞

通过SELEX技术筛选S100蛋白特异性适配体（K_d=12.7 nM），其5'端醛基与EVs膜蛋白形成希夫碱。透射电镜显示S100Apt-EVs保持110 nm杯状形态。共聚焦成像证实修饰组雪旺细胞对PKH67-EVs摄取效率提升4.8倍，BDNF表达量达自然EVs组的2.3倍。值得注意的是，蛋白酶K处理组BDNF表达未受影响，提示调控信号存在于EVs核酸组分。

2.5 大鼠半膀胱切除模型验证

建立2 cm×2 cm穿透性缺损模型，HAD-AptEV组术后8周纤维粘连评分仅0.17±0.1，显著低于缝合组（4.7±0.1）。超声造影显示缝合组膀胱壁厚达3.2 mm伴充盈缺损，而HAD-AptEV组保持1.1 mm正常厚度。尿动力学检测证实治疗组膀胱顺应性恢复至正常水平，储尿期压力曲线无异常波动。

2.6 分子机制解析

RNA-seq分析发现HAD-AptEV组ECM相关基因（Col1a1、Col3a1、Lox等）显著下调，GSEA显示"胶原纤维组织"通路富集分数NES=-2.64。Western blot证实TGF-β2表达降低62%，p-Smad2/3磷酸化水平下降55%。同步激活的钙粘蛋白（Cadherin）信号使E-cadherin和Occludin表达提升2.1倍，促进尿路上皮紧密连接重建。

2.7 比格犬大动物实验

30%膀胱壁切除模型中，HAD-AptEV组手术时间缩短至15秒，存活率100%。术后4周Masson染色显示完整的三层膀胱结构再生，胶原沉积面积仅7.3±1.2%，而缝合组达41.5±3.8%。免疫荧光证实治疗组GATA6⁺细胞浸润减少89%，S100β阳性雪旺细胞密度恢复至正常水平。逆行膀胱造影显示造影剂零渗漏，膀胱容量达正常组98.7%。

3 结论

该研究通过希夫碱化学和迈克尔加成反应构建的"盾矛"整合贴片，创新性地解决了动态湿态环境下组织粘附与靶向递送的矛盾。阴离子"盾"通过电荷中和阻断GATA6⁺巨噬细胞-成纤维细胞串扰，而适配体"矛"精确调控雪旺细胞BDNF分泌，双通路协同实现胶原沉积抑制（-72%）与伤口愈合加速（+40%）的平衡。大动物实验证实其快速光固化（<5 s）、抗爆破压力（15.8 kPa）和降解安全性，为器官无瘢痕再生提供转化范式。