新突破！南京科研团队研发磁性水凝胶贴片，远程磁刺激精准调控干细胞逆转肝纤维化
肝纤维化，作为慢性肝病发展为肝硬化乃至肝癌的关键病理桥梁，其可逆性为临床干预提供了珍贵的窗口。然而，传统疗法与新兴干细胞治疗均面临瓶颈。近期，一项融合材料学、生物学与临床医学的突破性研究，为肝纤维化治疗带来了全新的智能解决方案。南京工业大学与南京大学附属鼓楼医院的科研团队联合开发了一种负载干细胞的磁性水凝胶贴片（MH0.5@C），通过外源磁场远程施加磁-机械协同刺激，成功实现了对干细胞治疗活性的时空精准调控，并在动物实验中高效逆转了肝纤维化进程。该研究成果已于2026年3月22日发表在顶级期刊《Advanced Functional Materials》。
一、肝纤维化的治疗困局与干细胞疗法的挑战
肝脏是人体的核心代谢器官，病毒、酒精、药物及自身免疫攻击等因素造成的持续性损伤，会激活肝内的“静息哨兵”——肝星状细胞，使其转变为活化的肌成纤维细胞，过量分泌胶原等细胞外基质，形成纤维瘢痕，即肝纤维化。这是通向肝硬化和肝癌的必经之路，但其早期阶段具有可逆性，是阻止疾病恶化的黄金治疗期。
干细胞疗法，尤其是间充质干细胞疗法，凭借其多向分化潜能、归巢特性及强大的旁分泌功能，被视为有望逆转纤维化的前沿策略。干细胞能分泌诸如肝细胞生长因子（HGF）、前列腺素E2（PGE₂） 等多种生物活性因子，有效抑制肝星状细胞活化、调节免疫炎症、促进组织修复。然而，直接输注的干细胞在体内面临严峻挑战：恶劣的纤维化微环境导致存活率低；缺乏精准导航，靶向归巢至损伤部位的效率有限；存在潜在的异常分化风险；最根本的是，无法在时间与空间上对移植后的干细胞行为进行实时、可控的精准干预。
二、创新解决方案：智能磁性水凝胶贴片的构建与机制
为破解上述难题，研究团队设计了一种“智控合一”的治疗新范式：将干细胞封装于一个可被外部磁场遥控的智能微环境中。
核心材料创新——可磁控形变的智能水凝胶该体系的基础是一种仿生蛋白/多糖基磁性水凝胶。其关键在于，研究人员将多巯基功能化的磁性纳米粒子（IO@PTMP-PMAA） 作为纳米交联剂引入水凝胶网络。这赋予了水凝胶两大核心特性：一方面提供了优异的生物相容性和可调的力学性能，模拟细胞外基质，为干细胞营造了理想的生存“家园”；另一方面，赋予了水凝胶高度灵敏的磁响应性。通过分子动力学模拟，团队精确揭示了纳米粒子浓度如何调控水凝胶网络的交联拓扑结构，从而优化出兼具优良力学强度和最佳磁响应性能的配方。
治疗机制突破——磁-机械-生物信号协同调控当外部磁场作用于这片载有干细胞（人脐带间充质干细胞，hUC-MSCs）的磁性贴片时，水凝胶网络发生可控形变。这种形变将磁能直接转化为作用于内部每一个干细胞的温和而持续的机械力刺激。
- 激活关键信号通路：体外研究表明，这种磁致机械刺激能特异性激活干细胞内的PI3K/Akt/mTOR信号通路。这是一条与细胞存活、增殖和代谢密切相关的核心通路。
- 增强旁分泌“战力”：上述通路的激活，犹如启动了干细胞治疗功能的“增强开关”，显著上调了HGF和PGE₂这两种关键抗纤维化旁分泌因子的分泌。
- 精准打击纤维化核心环节：高水平分泌的HGF和PGE₂被释放到微环境中，高效抑制了肝星状细胞的活化，阻断了胶原蛋白的过度生成；同时，促进了巨噬细胞从促炎（M1型）向抗炎、促修复（M2型）的表型极化，从而重塑了有利于组织再生的炎症微环境。
三、卓越疗效：从体外验证到体内逆转
- 体外验证明确有效：实验证明，经磁刺激调控的干细胞，其条件培养基能强力抑制肝星状细胞的活化标志物表达，并成功诱导巨噬细胞向M2型转化，从细胞层面验证了该体系的强大抗纤维化潜能。
- 体内疗效全面逆转：在肝纤维化小鼠模型上的治疗结果更为振奋：
- 组织结构修复：被破坏的肝小叶结构得到显著重塑，肝脏组织排列趋向正常。
- 胶原沉积减少：肝脏内纤维化瘢痕（胶原沉积）被大幅抑制和消除。
- 炎症微环境改善：肝脏组织的炎症相关因子表达得到有效调控，整体微环境从促纤维化状态转向促修复状态。综合表明，该治疗策略有效促进了肝脏稳态的恢复，实现了肝纤维化的逆转。
四、重大意义与未来展望
这项研究成功构建了一套 “多层级磁-机械-生物协同调控” 的全新治疗体系，其优势在于：
- 时空精准可控：通过无创的体外磁场，实现远程、定时、定量的治疗调控，可按需“开关”和“增强”疗效。
- 安全高效：干细胞被限定于贴片内，避免了随血流扩散和异常分化的风险；磁机械刺激直接赋能干细胞，极大提升了其治疗性旁分泌的效率。
- 临床转化潜力巨大：该策略为肝纤维化提供了一种具备时空可控性的潜在临床解决方案，将传统细胞治疗升级为“智能生物装置”治疗。
这项由南京工业大学博士生丁皓扬和南京大学博士后李佳翔为共同第一作者，毛宏理教授、郝莉莉副教授和孙凌云教授为共同通讯作者完成的研究，标志着我国在智能生物材料与再生医学交叉领域取得了引领性进展。它不仅是肝纤维化治疗的新希望，更为众多需要细胞疗法干预的纤维化疾病（如肺纤维化、心肌纤维化）提供了创新的技术范式。随着后续研究的深入，这一“磁控”智能贴片有望走向临床，开启精准、微创、可控的细胞治疗新时代。
（原文发表于 Advanced Functional Materials， DOI: 10.1002/adfm.202518708）
图1. 磁介导干细胞疗法示意图
图2.磁性水凝胶的磁致形变性能评估
图3. 负载干细胞磁性水凝胶对肝星状细胞活化与巨噬细胞极化的体外调控
图4. 负载干细胞磁性贴片的体内抗肝纤维化疗效评估
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202518708
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