近日，首都医科大学附属北京康复医院席家宁教授和刘宗建副教授团队、清华大学临床医学院（北京清华长庚医院）神经外科苏伟副教授团队和北京理工大学材料学院叶霖副教授团队合作，在医工交叉国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》（影响因子13.4，中科院一区TOP期刊），发表了题为“In situ implantable and reactive oxygen species responsive hydrogel loaded with minocycline for functional rehabilitation of traumatic brain injury”的研究论文。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164322
DOI:10.1016/j.cej.2025.164322
研究背景
创伤性脑损伤（TBI）是全球致死致残率最高的神经系统疾病之一。跌倒、车祸、剧烈运动甚至战争中的爆炸，都是常见诱因。TBI后，局部脑组织常出现严重坏死、炎症反应和结构缺损。尽管现代医学在脑外科技术上取得了巨大进步，传统治疗手段如口服药物或静脉注射却始终面临一个难题：药物难以精准抵达并持续作用于脑部损伤区域，导致治疗效果十分有限。为解决这一难题，研究团队开发了一种全新的智能材料体系，并形象地称之为“大脑胶水”。这是一种可在脑损伤区域原位成胶的水凝胶，不仅能物理填充术后脑组织空腔、防止脑组织塌陷，还具备更为关键的能力——感知局部炎症反应，并“按需”释放药物。
这背后依赖的是“大脑胶水”对一种关键炎症信号——活性氧（ROS）的响应机制。在TBI的急性期，水凝胶材料可感知损伤区域的ROS水平升高，触发内部负载的抗炎药物盐酸米诺环素（MH）快速释放，从而有效抑制炎症、保护神经。随着炎症进入慢性期，ROS水平下降，材料随之减缓释放速率，延长给药时间，持续促进神经修复。
除了智能释药，此材料可作为“支架”，为神经组织再生提供结构支持和修复环境。动物实验还显示ROS响应性水凝胶（MH-Hydrogel）能够引导小胶质细胞由促炎向抗炎状态转变，恢复神经可塑性，改善TBI小鼠的神经功能，并修补和填充不规则的损伤腔，促进愈合和再生。分子机制进一步揭示，MH可通过下调干扰素调节因子5（IRF5）、上调IRF4，实现对小胶质细胞极化方向的精准调控。
总体而言，这款“能读懂炎症信号”的大脑胶水，集微环境响应、全周期治疗、智能给药、炎症调控、神经修复于一体，填补了TBI术后治疗的关键空白。它不仅代表了一种材料创新，更预示着未来TBI治疗将进入更精准、更个性化、更长期干预的新阶段。这一突破，正在让脑损伤的修复不再是遥远的理想，而是一种可触及的临床希望。
研究设计图
研究亮点
突破临床空白，提供治疗新方案
针对创伤性脑外伤（TBI）术后缺乏有效神经功能恢复手段的临床难题，本研究开发了一种可注射的“大脑胶水”，结合水凝胶药物递送系统、术中术腔喷洒及立体定向注射等多种给药方式，有望作为TBI术后神经修复的对症治疗新策略。
结构修复与功能干预同步实现
该“大脑胶水”可原位快速成胶，有效填充术后脑组织空腔，防止脑塌陷与水肿，同时实现药物的缓释释放，持续调控炎症微环境，促进小胶质细胞抗炎极化及神经功能的恢复。
具备ROS响应性，实现病理适配性给药
水凝胶对局部活性氧（ROS）信号高度敏感，在TBI急性期炎症反应剧烈、ROS水平升高时，可加速释放盐酸米诺环素（MH），快速抑制炎症并发挥神经保护效应；在慢性期ROS水平下降后，释放速率自然减缓，实现药效的延续性与阶段性调控。该材料基于局部病理响应机制设计，在结构支撑的同时兼具药物智能释放功能，显著优于传统术后生理盐水灌注处理，为神经再生提供更有利的微环境。
研究主要结果
图1：在37℃，无需催化剂的环境下经过10分钟成功制备了具有ROS响应性的MHH，确保了早期药物MH的快速释放，有效调节局部炎症环境，且MHH对小胶质细胞和神经元具有良好的生物相容性。
图2：动物实验结果显示，TBI后，水凝胶载体负载药物可使药物持续释放，MHH可促进小鼠的脑组织愈合，增强小鼠的认知和运动能力。
研究意义
本研究制备了ROS响应性水凝胶，在TBI急性期快速释放药物MH，调控神经炎症，在TBI慢性期缓释MH，促进神经修复，促进小鼠的认知和运动能力恢复，并初步验证MH可通过IRF4-IRF5轴调控小胶质细胞极化，为TBI治疗提供了新型治疗方案。
研究工作得到了国家自然科学基金（82272616、82271325、82102655）以及北京市自然科学基金（7222102、7252076）和河北省自然科学基金（B2023105011）的资助。
主要研究者
席家宁 教授
首都医科大学附属北京康复医院
● 一级主任医师，教授，博士生导师
● 长期致力于神经与呼吸系统疾病临床与基础研究，享受国务院特殊津贴专家，首都劳动奖章获得者。主持国家重点研发计划等省部级及以上课题10余项，以第一或通讯作者发表SCI论文40余篇，主编（译）康复专著10余部，先后以第一完成人荣获“华夏医学科技奖-卫生管理奖”、“中国康复医学会科学技术一等奖”等科技奖励。现任中国康复机构联盟主席，中国康复医学会副会长、北京医师协会康复医学专科医师分会副会长、北京市老年学和老年健康学会第四届理事会常务理事等职务
苏伟 副教授
清华大学临床医学院（北京清华长庚医院）
● 副教授，副主任医师，博士生导师
● 长期从事复杂脑血管疾病的诊疗与微创介入手术，特别是从临床问题出发的脑损伤后神经保护转化研究，如水凝胶载药体系、干细胞与基因编辑及电子药物在脑疾病中的应用转化研究。主持和参与科技部重点研发计划、国家自然科学基金、清华-丰田产业基金等，在《Immunity》《Stroke》《Chemical Engineering Journal》等国际Top期刊发表SCI论文20余篇，参与制定国家临床指南1部，国家发明专利2项
叶霖 副教授
北京理工大学材料学院
● 副教授，博士生导师
● 长期从事生物医用材料与组织工程研究，近年来专注于面向脑卒中康复的生物医用材料研发和临床前研究。主持和参与科技部重点研发计划，国家自然科学基金等国家级课题多项，以第一/通讯作者在SCI期刊发表论文60余篇，主编专著3本，授权发明专利4项
刘宗建 副教授
首都医科大学附属北京康复医院
● 副教授，硕士生导师
● 主要从事脑卒中康复医工交叉转化研究。以第一/通讯作者（含共同）发表SCI论文38篇，被引>2400次，ESI高被引/ Hot论文1篇。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题和北京市自然科学基金等课题6项，获“中国康复医学会科学技术一等奖”等科技奖励。兼任中国康复医学会科技管理与评估委员会副主任委员/秘书长、脑功能与调控专委会常务委员，中国老年医学会脑血管病分会常务委员、北京神经科学学会神经康复分会副主任委员等
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