步文博团队报道多效信使策略用于神经损伤的高效修复学术资讯

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现代社会高速发展，生活节奏不断加快，都市高压人群日益增多，意外事故发生率也逐年攀升，这也导致了由缺血、神经性病变、外伤等原因引发的神经损伤的发病率随之不断增加。神经损伤通常会导致神经功能障碍或损失，并可进一步引发包括阿尔兹海默症、帕金森症、脊髓损伤、脑卒中等在内的神经退行性疾病，甚至危及患者生命。这类疾病的显著病理特征表现为神经细胞的损伤且通常不可逆，并伴有疾病部位的炎症反应、氧化应激损伤、细胞凋亡等一系列的反应性病变。由于这类疾病的病理环境复杂性和体内生理屏障对药物作用的阻断，神经损伤的修复治疗一直是研究的热点和难点。因此，亟需开发新型的、多效合一的高效修复策略，用于解决神经损伤的修复治疗和功能恢复的瓶颈问题。

近日，Science Advances 发表了复旦大学步文博教授与海军军医大学附属长征医院许国华教授、复旦大学附属华山医院胡锦教授的合作团队的研究：Near-infrared light-triggered NO release for spinal cord injury repair。文中提出了基于一氧化氮气体分子的多效信使创新策略，用于神经损伤的高效修复和功能恢复。

首先，该策略借助于上转换发光纳米颗粒（UCNPs），设计并合成了一类新型的近红外光控一氧化氮释放体系（UCZNs）。该功能材料体系由表面包裹金属有机框架材料（ZIF-8）的UCNPs负载一氧化氮（NO）供体构成。当近红外光照射时，UCNP发射的上转换蓝紫光，可快速切断供体分子的S-NO键，释放出NO气体信号分子。作者在体外模拟和细胞层面上成功验证了UCZNs可控按需释放NO的能力。

之后，作者通过大量的细胞实验，观察验证了UCZNs可以显著促进类神经细胞的生长和分化，并能够明显修复受损的原代脊髓神经元。为了明确UCZNs促进细胞生长的作用机制，作者进行了进一步的探究，发现该材料体系可以激活钙相关通路从而促进神经生长，并且这一通路效应可以在神经生长因子存在时增强。而在脊髓受损时，内源性神经生长因子表达增加，因此该材料体系十分适合应用于脊髓损伤的修复治疗。

此外，UCZNs的作用显著抑制了脊髓损伤区域炎症因子、胶质细胞增生标志物、凋亡关键蛋白的表达，同时，明显增加了神经生长相关蛋白的表达。得益于NO的多重生理调节作用和优异的生理屏障透过性，UCZNs不但可以促进神经再生，同时还可以高效抑制炎症反应、胶质细胞增生和神经细胞凋亡。活体实验结果表明，UCZNs的应用显著促进了斑马鱼和大鼠的脊髓损伤修复，并明显改善了大鼠因脊髓损伤丧失的运动能力。

综上所述，该NO释放材料体系兼具神经再生和神经保护双重作用，以及快速的组织和生理屏障渗透能力，成功实现了活体脊髓损伤的高效修复和功能恢复。这一基于NO气体分子的多效信使创新策略，克服了现有的脊髓损伤治疗药物存在的瓶颈问题，是对于脊髓损伤等神经损伤病症的高效修复和治疗的一个新的探索；更为有意义的是，该策略可为神经退行性疾病等更广泛的神经疾病治疗和组织工程方向的发展提供新思路。

《Science Advances》论文中的题图

该论文责任通讯作者为复旦大学步文博教授，共同通讯作者为复旦大学材料科学系刘艳颜研究员、海军军医大学附属长征医院许国华教授；第一作者为华东师范大学博士生江亚沁。

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