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Bioactive Materials
氟化共价有机框架水凝胶通过重编程Piezo1/YAP机械传导预防肌腱周围粘连

2026-09-28
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Bioactive Materials | 氟化共价有机框架水凝胶通过重编程Piezo1/YAP机械传导预防肌腱周围粘连

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本研究揭示了通过重编程机械传导通路(Piezo1/YAP)来精准抑制纤维化的新策略,为 肌腱损伤 修复中的抗粘连药物筛选及 动物模型 构建提供了关键的实验设计参考。

 

文献概述

本文《Fluorinated covalent organic framework hydrogel reprograms Piezo1/YAP mechanotransduction for sustained prevention of peritendinous adhesion》,发表于《Bioactive Materials》杂志,系统探讨了利用新型氟化共价有机框架(FCOF)负载盐酸硫利达嗪(Thi)构建的可注射水凝胶系统,通过靶向机械传导通路实现肌腱修复后粘连的长效预防。

背景知识

肌腱损伤修复后,肌腱周围粘连 是导致功能丧失的主要原因,其核心病理在于成纤维细胞过度活化及 细胞外基质 的异常沉积。目前临床缺乏能在增殖期持续干预分子机制的有效手段,单纯物理屏障往往无法阻断细胞层面的纤维化驱动。传统抗纤维化药物常因缺乏选择性而干扰 肌腱干细胞 的正常再生。此外,Piezo1 作为关键的机械敏感离子通道,其介导的机械信号转导在成纤维细胞向肌成纤维细胞转化中起决定性作用,但针对该通路的特异性干预策略尚属空白。本研究从表型筛选入手,发现 盐酸硫利达嗪 能选择性抑制纤维化细胞而不影响再生细胞,并结合 氟化共价有机框架 的缓释特性,旨在解决药物释放动力学与粘连形成时间窗不匹配的难题。

 

基因编辑大鼠模型定制服务:针对肌腱损伤与纤维化机制研究,提供快速繁育、表型分析及定制化基因编辑大鼠模型,助力抗粘连药物筛选与药效评价

 

研究方法与核心实验

作者首先通过表型筛选确定了 盐酸硫利达嗪 为候选药物,随后合成氟化共价有机框架(FCOF)纳米载体,将其负载药物后嵌入透明质酸/季铵化壳聚糖水凝胶中,构建了 Thi@FCOF@Gel 系统。研究利用 208F 大鼠成纤维细胞 和 肌腱来源干细胞 进行体外共培养,结合活死染色、EdU 增殖实验及细胞骨架观察,验证了该系统的选择性抑制作用。在机制层面,团队采用 RNA 测序 技术筛选差异基因,并通过 Western Blot 和免疫荧光验证了 Piezo1 下调及 YAP 磷酸化水平升高的分子机制,同时利用 Yoda1(Piezo1 激动剂)进行挽救实验以确证通路功能。在体内实验中,研究构建了 大鼠跟腱损伤修复模型,通过大体观察、组织学染色(H&E、Masson)、免疫组化及步态分析,评估了材料对粘连的物理阻隔、组织愈合及功能恢复的影响,并进行了生物力学测试以验证肌腱强度。

关键结论与观点

  • Thi@FCOF@Gel 系统实现了 盐酸硫利达嗪 的长效缓释,显著延长了药物在局部的滞留时间,有效抑制了 肌成纤维细胞 的活化与增殖,且对 肌腱干细胞 毒性极低。
  • 机制上,该材料通过下调 Piezo1 表达并增加 YAP 的磷酸化水平,阻断了机械信号向细胞核的传递,从而抑制了 α-SMA 和 III 型胶原 的表达,揭示了 Piezo1/YAP 轴是抗粘连治疗的关键靶点。
  • 体内实验证实,该策略在显著降低 肌腱周围粘连 评分和纤维桥接的同时,未损害肌腱的 生物力学强度,并显著改善了大鼠的术后步态恢复,证明了其临床转化潜力。

研究意义与展望

该发现为 药物开发 提供了新思路,即利用老药新用策略结合智能递送系统,精准调控机械生物学通路。对于 临床监测 而言,Piezo1 和 YAP 磷酸化水平可作为评估抗粘连疗效的潜在生物标志物。此外,该研究建立的 大鼠跟腱模型 及评价体系,为未来评估其他抗纤维化材料提供了标准化的 疾病建模 参考,推动了从物理隔离向分子调控的 肌腱损伤 治疗范式转变。

 

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结语

本研究成功将老药 盐酸硫利达嗪 转化为针对 肌腱周围粘连 的特效干预手段,并通过创新性的 氟化共价有机框架 载体解决了传统水凝胶药物释放过快的问题。其核心价值在于不仅提供了物理屏障,更通过靶向 Piezo1/YAP 机械传导通路,从分子层面阻断了纤维化的恶性循环。这一策略实现了在抑制病理性纤维化的同时,最大程度保留肌腱自身的再生能力与生物力学性能,为术后康复提供了安全有效的解决方案。从实验室到临床的转化视角看,该研究为 肌腱损伤 及各类软组织纤维化疾病的照护体系奠定了坚实的基石,展示了材料科学与机械生物学交叉融合在再生医学领域的巨大潜力。

 

文献来源:
Baoyiyu Xu, Jinlan Luo, Sa Pang, Yi Wang, and Shen Liu. Fluorinated covalent organic framework hydrogel reprograms Piezo1/YAP mechanotransduction for sustained prevention of peritendinous adhesion. Bioactive Materials.