摘要：

本文设计MgAl-LDH@N/GP复合水凝胶，将负载NGF的MgAl-LDH纳米片引入GelMA/PDA体系。该水凝胶可注射、原位光交联，在温和光热下激活感觉神经元TRPV1通道，促进SP分泌，逆转炎性破骨前体细胞表型，并持续释放NGF和Mg²⁺。研究显示其改善神经免疫微环境，促进血管-成骨耦合和骨质疏松骨缺损修复。机制涉及SP调控ATF4-CHAC1相关氧化应激与炎症表型。

01

研究背景

骨质疏松骨缺损修复受复杂病理微环境、再生能力受损和愈合周期长限制。传统骨组织工程多聚焦成骨分化或血管化，忽视感觉神经对骨稳态和修复的调控。感觉神经通过CGRP、SP、Sema3A等神经肽参与骨代谢、血管重建和干细胞功能。骨损伤后，炎性破骨前体细胞抑制感觉神经再生并促进骨吸收。温和光热可激活TRPV1并诱导神经肽释放，为神经-免疫-骨调控提供思路。

02

主要内容

研究构建“热-化学”双神经调控水凝胶：MgAl-LDH@CS-NGF作为纳米储库缓释NGF和Mg²⁺，PDA赋予光热转换，GelMA提供可注射和光交联基质。近红外照射下，局部温和升温激活感觉神经元TRPV1，促进SP分泌；SP逆转炎性破骨前体细胞表型，降低炎症因子，增加抗炎因子，促进血管-成骨耦合。体系同时支持感觉神经生长、内皮成管和骨髓间充质干细胞成骨。

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研究设计

制备并表征MgAl-LDH@CS-NGF和MgAl-LDH@N/GP水凝胶，检测形貌、溶胀、降解、离子释放、光热性能和生物相容性。体外分离DRG/DRGC、OCP、BMSC和HUVEC，评估钙内流、SP释放、轴突生长、TRAP、炎症基因、成骨染色、成管和迁移。建立OVX小鼠股骨远端缺损模型，植入水凝胶并给予近红外照射，行荧光示踪、Micro-CT、组织学、免疫荧光和RT-qPCR，评价神经、免疫、血管和骨再生。

04

结果

水凝胶具适宜孔结构、降解和光热稳定性，能缓释NGF和Mg²⁺，生物相容性良好。温和光热促进DRG钙内流和SP分泌，增强轴突生长。SP条件培养基降低TRAP阳性多核细胞和CX3CR1表达，下调Itgam、IL-23a、Tnf、IL-1b，上调Tgfb1、IL-10；RNA-seq提示ATF4-CHAC1、氧化磷酸化和蛋白酶体通路参与。条件培养基促进BMSC RUNX2、OPN、ALP和矿化，并增强HUVEC成管。体内促进β3-tubulin/SP神经重建，减少TRAP⁺CX3CR1⁺炎性破骨前体细胞，促进CD31、VEGF、RUNX2、OCN和骨修复。

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思路延伸

研究提示，温和光热可通过TRPV1-SP轴连接感觉神经、免疫与骨再生，为骨质疏松骨缺损提供神经免疫调控思路。但ATF4-CHAC1通路需基因敲除或过表达验证；体内光热直接效应与SP介导效应尚难完全解耦；深部温度监测依赖表面红外存在局限。后续可结合植入式微传感器、通路扰动和更精细的时空释放设计，深化神经-免疫-骨耦合机制。

原文来源：

Bioactive Materials

Pub Date : 2026-07-14

DOI:10.1016/j.bioactmat.2026.07.016

Jiahao Yu, Qingcheng Song, Yiran Zhang, Shuo Zhang, Hongzhi Hu,

Zhishang Wang, Xin Xing, Wei Chen, Yanbin Zhu, Yingze Zhang

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