研究人员开发了一种可注射、pH响应的锰-木犀草素共载水凝胶（Mn-LU@Gel），旨在同时缓解椎间盘退变（IVDD）微环境中的氧化应激与炎症反应。该水凝胶通过席夫碱化学反应合成，在酸性条件下表现出强抗氧化活性及可控释放行为。体外实验表明，Mn-LU@Gel能有效清除巨噬细胞及髓核细胞的活性氧（ROS），并将巨噬细胞极化从促炎M1表型重编程为抗炎M2表型。这种免疫调节效应降低了促炎细胞因子表达，上调合成性细胞外基质（ECM）标志物，抑制分解代谢酶活性，结果经蛋白质印迹（Western blot）及免疫荧光验证。体内实验中，在大鼠IVDD模型内施用Mn-LU@Gel可维持椎间盘高度、含水量及结构完整性，从而促进ECM稳态。综上，Mn-LU@Gel是一种集氧化还原调控与免疫调节于一体的多功能治疗平台，为椎间盘组织的生物修复提供了可行策略。
研究背景方面，椎间盘退变（intervertebral disc degeneration, IVDD）是全球范围内导致脊柱疾病的重要病理基础，其发生发展主要由氧化应激、慢性炎症及细胞外基质（extracellular matrix, ECM）降解共同驱动。现有治疗手段多为保守康复或手术干预，仅能缓解症状，难以逆转或阻止生物学层面的退变进程。由于椎间盘内部缺乏血管且处于低氧环境，髓核细胞抗氧化能力有限，极易受到活性氧（reactive oxygen species, ROS）损伤。此外，浸润的巨噬细胞在局部微环境中发挥关键作用，M1型促炎表型会放大炎症因子及基质降解酶的释放，形成氧化-炎症-免疫恶性循环，加速ECM破坏。单一药物或抗氧化剂往往靶向有限且缺乏持续递送能力，因此亟需能够同时作用于多个病理环节的治疗策略。在此背景下，研究人员设计并构建了可注射、pH响应的锰-木犀草素共载水凝胶（Mn-LU@Gel），以实现协同抗氧化与免疫调节。
关键技术方法方面，研究人员首先通过配位反应合成锰-木犀草素复合物（Mn-LU），并利用扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）及X射线光电子能谱（XPS）对其形貌与化学结构进行表征；采用动态光散射（DLS）及zeta电位测定其粒径与表面电荷；通过羟基自由基（·OH）、超氧阴离子（·O2−）清除实验、电子自旋共振（ESR）及酶模拟活性检测评估其抗氧化性能；利用氧化淀粉（DAS）与季铵化壳聚糖（QCS）通过席夫碱交联制备水凝胶，并采用流变学、压缩循环测试及体外释放实验评价其力学性能与药物释放特性；在细胞层面，分离大鼠髓核细胞与骨髓来源巨噬细胞（BMDMs），通过CCK-8、活死染色、DCFH-DA荧光探针、免疫荧光及Western blot评估生物相容性、细胞内ROS水平、线粒体功能及巨噬细胞极化状态；在体内层面，利用大鼠尾穿刺模型模拟IVDD，并通过影像学（X线、MRI）、组织学染色（H&E、Safranin O/Fast Green）及免疫组化分析治疗效果与安全性。
研究结果方面，Mn-LU复合物的表征显示其为球形纳米颗粒，元素分布均匀，粒径约190 nm，zeta电位约为−12 mV，FTIR与XPS证实Mn2+与木犀草素的酚羟基及羰基形成配位键；在酸性条件下复合物解离加快，实现pH依赖的药物释放。Mn-LU的多功能抗氧化活性表现为显著的羟基自由基与超氧阴离子清除能力，具备超氧化物歧化酶（SOD）与过氧化氢酶（CAT）样活性，并在ABTS与DPPH自由基清除实验中显示出广谱抗氧化作用。水凝胶的表征结果显示，Mn-LU@Gel具有多孔结构、剪切稀化特性及优异的自愈合与抗疲劳性能，可在酸性环境中加速释放药物，且在体内可持续滞留至少21天。Mn-LU@Gel对巨噬细胞的保护作用体现在显著减少H2O2诱导的ROS积累，维持线粒体膜电位及超微结构完整。免疫调节作用方面，Mn-LU@Gel抑制LPS诱导的M1型标记物iNOS与TNF-α的表达，促进M2型标记物CD206及抗炎因子IL-4、IL-10的上调，转录组分析显示其通过抑制TLR/IL-17受体-NF-κB信号通路实现抗炎效应。在髓核细胞ECM稳态恢复方面，Mn-LU@Gel在Transwell共培养体系中显著提高聚集蛋白聚糖（Aggrecan）、II型胶原（COL2）及SOX9的表达，抑制基质金属蛋白酶（MMP1、MMP3、MMP13）的转录与蛋白水平，从而重建合成与分解代谢平衡。大鼠体内实验结果表明，Mn-LU@Gel显著减缓椎间盘高度下降，提高MRI信号强度与水含量，改善组织形态学评分，免疫组化进一步证实其增加Aggrecan沉积并降低MMP-13及iNOS表达，且未引起明显系统性毒性。
讨论与结论部分，研究人员指出，Mn-LU@Gel通过整合锰基纳米酶的催化抗氧化能力与木犀草素的抗炎作用，在同一平台上实现了氧化应激缓解与免疫微环境重塑，打破氧化-炎症-免疫恶性循环，从而有效恢复ECM稳态并延缓椎间盘退变进程。该研究发表于《Materials Today Bio》，为IVDD的生物修复提供了一种兼具微创递送、长效作用及多靶点调控潜力的新型治疗策略。
