慢性化脓性中耳炎和中耳胆脂瘤是耳科常见病和多发病，其治疗原则为抗感染、畅引流、去病因，但临床上手术治疗后仍存在因中耳-乳突骨质缺失、难治性细菌生物膜生成及组织微环境长期高水平炎症而导致疾病复发，进而影响听力的问题。因此，如何同时高效消除潜藏机会致病菌、控制炎症并有效修复中耳-乳突骨质缺损是一项亟需解决且具有挑战性的难题。

  近期，广州市红十字会医院于锋教授团队与广东省科学院生物与医学工程研究所郭会龙副研究员课题组合作设计了一款动态交联网络ROS响应型可注射水凝胶，用于修复中耳-乳突炎症状态下的骨质缺损。该水凝胶的动态交联网络以苯硼酸接枝的海藻酸钠（Alg-PBA）为支点，动态交联单宁酸还原的银纳米粒子(TA@Ag NPs)和多巴胺修饰的透明质酸(HA-DA)共同构建组装。兼具良好的可注射性、组织粘附性、自愈性及ROS响应性药物释放性能，使其经注射可填充并粘附在不同形状的组织缺损部位而不受外力破坏，并适应组织运动，具备良好的组织自适应性。并且该水凝胶可及时招募并极化巨噬细胞加速诱导骨愈合免疫反应，能够减少中耳乳突缺损区域纤维化的形成。此外，水凝胶具有优良的生物相容性、抗菌和抗氧化性能，通过高效杀灭潜藏机会致病菌、降低活性氧水平并调节巨噬细胞M2极化，有效减轻中耳生态环境中的炎症反应，响应性调控感染后受损组织内部的免疫微环境，从而显著促进感染性中耳-乳突骨组织缺损后的再生修复。综合展现出该水凝胶作为一种先进的功能性填充材料，应用在中耳-乳突炎症下缺损骨质再生并高效抗菌领域的优越性。

  该工作以“ROS-responsive Adaptive Injectable Hydrogel Promoting Inflammatory Mastoid Bone Repair through Efficient Sterilization and Regulating Oxidative Stress and Macrophage Phenotype”为题发表在《Materials Today Bio》上。该工作得到了广州市临床高新技术项目、广州市学校（高等）和企业联合资助项目、广东省科学院发展专项资金项目、广东省自然科学基金项目等的支持，暨南大学广州红十字会医院陈艺文博士、林颖副主任医师、暨南大学广州红十字会医院与广东省科学院生医所联合培养博士研究生柳泽洋为论文的共同第一作者，暨南大学广州红十字会医院于锋教授及广东省科学院生医所郭会龙副研究员为论文的共同通讯作者。

  此前，郭会龙副研究员课题组已通过组织粘附儿茶酚基团及ROS响应动态键的分子设计，研究了多种调控组织微环境、促进组织再生的适配响应性材料。（ACS Materials Lett. 2023, 5, 3142?3155；Chem Mater 2022, 34, 2655-2671；ACS Appl Mater Inter 2021, 13, 61638-61652；European Polymer Journal 2025, 225, 113723）。本研究工作是郭会龙课题组与于锋教授团队合作基于微环境调控可注射水凝胶在中耳-乳突炎性缺损修复领域的新应用。

图1. 水凝胶的制备：（a） 多巴胺修饰的 HA 形成存在儿茶酚基团的 HA-DA;通过接枝海藻酸钠并通过原位还原单宁酸制备纳米银颗粒，合成了具有苯硼酸基团的 Alg-PBA;（b） 然后将 TA@Ag NPs 掺入 HA-DA/Alg-PBA 水凝胶基质中，以产生最终的 ROS 敏感动态网络水凝胶。

  采用宏观黏附试验和新鲜猪皮搭接拉伸试验考察儿茶酚基团引入后水凝胶的组织黏附性能。水凝胶在手指腹面或背面皮肤均具有良好的粘附特性，该水凝胶团不仅能粘附在手指皮肤表面，而且能很好地适应手指的运动，无论手指伸直还是弯曲，水凝胶都能保持原来的粘附状态。由于慢性化脓性中耳炎和中耳胆脂瘤造成的中耳病理环境中会有较多的活性氧，因此水凝胶网络ROS响应性动态苯硼酯键可实现组织微环境微环境响应性药物释放。由图2d-2g的研究可知，水凝胶在活性氧的环境中会响应性降解，释放TP@AgNPs。

图2.水凝胶的组织粘性特性和水凝胶的 ROS 响应性。（a） 水凝胶团块粘附良好，能适应手指皮肤的形状;（b） HA-DA/Alg-PBA/TA@Ag NPs 水凝胶在水中对猪的皮肤不同侧面表现出优异的粘附性;（c） 记录水凝胶中的凝胶-溶胶转变;（d） 水凝胶的 Ag⁺累积释放曲线;（e） 含或不含 Ag NPs 的水凝胶在 PBS 和 0.3 mM H2O2 中的降解;（f）不同情况下水凝胶的 ROS 响应溶胀反应;（g） 使用宏观和微观扫描电子显微镜说明活性氧 （ROS） 敏感网络系统的微观形态的图表。（*p<0.05，** p<0.01，n=3）。

  由图3的研究可知，水凝胶在体外具备优异的生物相容性、抗菌和抗氧化能力测试。水凝胶中TP@Ag NPs可使其杀灭97.85 %的S. aureus 和 99.10%的E. coli。如图4a&b所示，水凝胶对巨噬细胞向M2极化有显著促进作用。结果如（图4c、e）所示，经LPS刺激后，MSCs在HA-DA/Alg-PBA/TA@Ag NPs上清液中孵育后显示出面积最大且染色最深的矿化结节。说明水凝胶对MSCs细胞成骨的起明显的促进作用。

图3.水凝胶的生物相容性、抗菌和抗氧化能力测试。（a） 48 小时的活/死评估照片记录;（b） 48 小时活/死测试的统计分析;（c） 第 1 、 3 和 7 天的 CCK-8 分析结果;（d） 水凝胶的溶血行为;（e） 细菌铺板和定量统计结果;（f） 水凝胶的 DPPH 清除结果;（g） TA@Ag NP 的 DPPH 清除结果;（h） ROS 的荧光定量统计;（i） 活性氧测定图像 （*p<0.05，** p<0.01，n=3）。

图4。水凝胶体外促巨噬细胞极化后促成骨功效。 （a）体外巨噬细胞极化荧光双染色和（b）M1指标iNOS和M2指标PPARγ的定量分析； （c和d）成骨作用的半定量分析； （e）由RAW264.7细胞促进的MSC的成骨活性； （*p＜0.05，** p ＜0.01，n = 3）。

  水凝胶中TP@AgNPs的响应性释放可调节巨噬细胞M2极化，以减少炎症反应，通过动物实验体内研究，该水凝胶经注射可充分填充和粘附在中耳-乳突不规则骨缺损的伤口内部，并通过高效的抗菌、抗炎、抗氧化、促进血管形成和促新骨生成，在体内显著加快实验动物中耳-乳突感染缺口的愈合进程。如图5—图8所示：

图5。动物实验和体内巨噬细胞极化能力的时间表。 （a）动物实验时间表的图； （b）体内巨噬细胞极化荧光双染色； （c）M1标志物CD86和M2标志物CD206的定量分析； （d）骨再生的多角度定量统计（*p ＜0.05，** p ＜0.01，n = 3）。

图6.中耳乳突骨再生的 Micro-CT 评估。（a） 二维成像和多角度三维重建;（b） 骨密度，（c） 骨体积/组织体积，以及 （d） 骨小梁厚度定量统计 （*p<0.05，** p<0.01，n=3）。（刻度为 1 mm）

图7.体内成骨和血管生成。（a） 体内成骨的免疫荧光评估;（b） 成骨指标 OCN 的定量统计;（c） 成血管细胞指标 CD31 的定量统计;（d） 体内血管生成的免疫荧光评估 （*p<0.05，** p<0.01，n=5）。

图8.第 63 天的 H&E 和 Masson 三色染色分析（白色三角形表示成骨细胞和成骨细胞前体细胞的分布，黑色箭头表示新生血管形成的分布）

  综上所述，本研究成功开发出一款可注射的ROS响应型水凝胶，用于修复中耳-乳突炎症状态下的组织缺损。该材料兼具良好的组织粘附性和自愈性，依靠其ROS响应特性及时招募并极化M2型巨噬细胞并加速诱导骨愈合免疫反应，从而减少中耳-乳突缺损区域内纤维化的形成。水凝胶中大量的儿茶酚基团和对ROS敏感的硼酸酯键之间协同作用可有效清除免疫微环境内多余的活性氧，提高中耳生态的抗氧化能力，同时TA@Ag NPs的响应性释放能高效发挥水凝胶的抗菌、抗炎作用。在研究的中耳-乳突炎症状态下组织缺损的模型中，水凝胶通过轻松注射可充分填充听泡并粘附于不规则的创口内面，因具备剪切变稀和自愈合特性完成其对缺口形状适应、分布均匀且性能稳定的填补。在深入受损组织内部细小间隙高效杀菌后，可扭转缺损区域缺血缺氧的免疫微环境，减轻炎症的同时促进血管形成和骨质胶原沉积再生，因此可显著加快实验动物中耳-乳突感染缺口的愈合进程。

  原文链接https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2025.101856