针对衰老骨缺损修复难题，我院毛颖基/周平辉课题组设计出了一种新型的线粒体靶向水凝胶—TPG@ChSMA水凝胶，通过平衡活性氧（ROS）水平并改善线粒体功能，逆转细胞衰老，促进骨再生，解决了衰老骨再生中的关键瓶颈问题。相关研究成果以“Breaking the Vicious Cycle of Cellular Senescence and ROS via a Mitochondrial-targeted Hydrogel for Aged Bone Regeneration”为题，于12月12日发表在国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》 （中科院工程技术Top一区，IF: 13.4）。香港小鱼儿二站资料图子为唯一通讯单位。

骨衰老导致的骨缺损修复障碍涉及到细胞衰老和复杂的衰老微环境，其中线粒体功能障碍和氧化还原失衡严重阻碍了骨再生。传统的骨再生材料主要集中在优化成骨能力，但对于衰老骨组织中的ROS累积和线粒体功能失调等问题解决有限，难以应对骨衰老修复的复杂需求。因此，开发针对衰老骨缺损的新型再生材料成为再生医学的重大挑战。

该研究报道了一种新型线粒体靶向水凝胶，基于甲基化硫酸软骨素（ChSMA）复合水凝胶支架，掺杂了茶多酚还原氧化石墨烯（TPG），形成具有线粒体靶向抗氧化作用的TPG@ChSMA水凝胶。研究表明，TPG@ChSMA水凝胶通过调控ROS水平改善线粒体功能，并通过激活SIRT1/PI3K/AKT通路逆转细胞衰老，改善骨再生的衰老微环境；同时通过ERK1/2通路促进成骨分化。体外实验和大鼠骨质疏松模型研究均显示该水凝胶显著提高了成骨分化能力并减轻了衰老相关标志物表达，显著改善了衰老骨组织的修复效果。该研究为设计新型骨再生材料和改善衰老骨修复策略提供了重要启示，同时为再生医学领域的进一步探索开辟了新思路。

线粒体靶向水凝胶调控衰老细胞活性氧平衡及线粒体功能促进骨再生示意图

硕士研究生：付良民（2021级整形外科）和王珊（2023级医学生化与分子生物学）共同第一作者；生科院毛颖基副教授和第一附属医院周平辉副主任医师为共同通讯作者。该研究工作得到了安徽省自然科学基金项目和安徽省临床医学科研转化项目等项目支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158540

（李正红/审 付良民/文、图）