面神经解剖结构复杂且再生能力有限,损伤后常导致患侧面瘫。全球每年新增的面瘫患者数量居高不下,实现面神经损伤修复的精准调控是再生医学领域面临的一项核心挑战。

近日,附属新华医院杨军教授团队在国际顶尖生物材料期刊Bioactive Materials上,发表了一项突破性的研究成果——首次研发出一种搭载骨髓间充质干细胞外泌体的智能水凝胶复合支架。这种新材料既能给受损的神经搭起一座物理“修复桥梁”,又能精准调节免疫环境,实现了从组织到面神经功能的全面修复。
面神经损伤触发沃勒变性及巨噬细胞介导的急性炎症,导致炎症聚集和瘢痕形成,成为阻碍神经再生的关键壁垒。
目前临床上常用的修复方法,难以精准控制免疫环境,无法解决慢性炎症和瘢痕形成的核心问题。因此,开发一种既能引导轴突定向生长,又能主动介导炎症转换、创造友好再生微环境的新型生物活性材料,已成为外周神经再生领域内最核心的临床需求。
杨军教授团队的研究带来五大创新成果,解决了这一迫切需求。

图1. 本研究核心策略和技术路线示意图
成果一:仿生水凝胶问世,为受损神经搭建专属“三维修复桥梁”
团队通过筛选确定10%GelMA与1%HAMA配比组合,经405nm紫外光快速交联构建了具有稳定三维网络和多孔结构的复合水凝胶。该材料力学性能可调,且储能模量始终高于损耗模量,其降解周期与神经修复的轴突萌芽、快速生长和髓鞘重塑三阶段高度同步,无需二次手术取出。此外,该水凝胶溶血率低,兼具良好止血功能,为体内应用奠定了基础。

图2.水凝胶宏观图,10%GelMA/1%HAMA扫描电镜图
成果二:体外赋能干细胞,定向转化为神经修复关键细胞
体外研究证实,该复合水凝胶使BMSCs形态从铺展的成纤维样转变为与雪旺细胞高度相似的双极细长梭形,实现了对干细胞的直接赋能。无需直接移植细胞即可实现细胞疗法的核心效益,突破了传统组织工程中细胞来源与存活难题。
成果三:有效修复神经结构、抑制疤痕形成
体内模型显示复合水凝胶显著促进了轴突再生、髓鞘修复并抑制了纤维瘢痕形成。术后14天染色显示,复合水凝胶组炎性细胞浸润较单纯损伤组减少70%以上,神经束膜结构完整且未见水肿,有髓轴突密度恢复至正常的78%,新生髓鞘形成且轴突直径厚度更为均匀。

图3. H&E和TB染色结果
成果四:功能显著恢复,面部运动和神经电信号传递大幅提升
体内实验还发现,使用复合水凝胶后,大鼠的面部运动能力能恢复到正常水平的85%,显著优于单纯水凝胶组(65%)和损伤对照组(45%)。神经电生理方面,振幅恢复率达到78.3%,表明神经电信号传递功能得到有效恢复。

图4.复合水凝胶显著提升大鼠面神经行为学评分和神经传导速度
成果五:解锁修复机制,从分子层面精准抑制过度炎症
这种复合水凝胶能让受损部位的促炎巨噬细胞,转化为抗炎巨噬细胞,让免疫环境从“破坏模式”切换到“修复模式”。团队通过转录组测序,找到了关键的调控基因Nnat,证实这种智能水凝胶是通过激活Nnat基因、调控相关炎症信号通路,从分子层面精准抑制过度炎症,这也是它能高效修复神经的核心原因。

图5. Nnat沉默导致巨噬细胞向M1型分化,激活NF-κB/P38/ P38信号轴
杨军团队研发的智能水凝胶复合支架,既实现了物理支撑神经的作用,又能调控免疫环境。同时,这项研究还明确了材料效果与Nnat基因介导的免疫调控通路之间的关联,揭示了全新的分子调控机制,为外周神经再生研究提供了重要的理论支持。
这种水凝胶设计时遵循“即配即用、成本可控”的原则,有着很好的临床应用前景。未来,它有望率先用于面瘫的临床治疗,为因创伤、肿瘤、感染等原因导致面神经损伤的患者,让精准的面神经修复触手可及,为患者重启灿烂笑颜。