Nature子刊：陳昶/俞麟合作揭示動態材料調控氣管再生新機制

編輯丨王多魚

排版丨水成文

氣管是典型的復合組織器官，兼具軟骨力學支撐、血管供養與上皮屏障功能，其再生過程并非一次性“搭建完成”，而是在呼吸牽張、免疫反應和組織重塑的共同作用下持續推進。如何在這一動態環境中實現穩定而有序的氣管再生，始終是組織工程領域的核心挑戰。

長期以來，多數工程化氣管研究聚焦于初始結構設計，而材料在體內再生過程中是否、以及如何持續參與組織調控，仍缺乏系統性證據。

近日，同濟大學附屬上海市肺科醫院陳昶教授、復旦大學俞麟教授、同濟大學附屬上海市肺科醫院孫維言醫師作為共同通訊作者（同濟大學附屬上海市肺科醫院湯海醫師、復旦大學博士生王翰宬、同濟大學附屬上海市肺科醫院孫維言醫師、同濟大學博士生陳羿為該論文第一作者），在 Nature 子刊Nature Communications上發表了題為：A bio-adaptive physical hydrogel enables dynamic tissue engineering for tracheal reconstruction 的研究論文。

該研究提出了動態組織工程（Dynamic Tissue Engineering，DTE）新策略，首次從機制層面闡明了生物材料在氣管再生過程中對細胞行為與組織演化的持續調控作用。

研究團隊構建了一種基于 PLGA-PEG-PLGA 的生物自適應物理水凝膠（BP-Gel）。該材料形成的物理交聯網絡可隨細胞遷移、聚集和重排動態調整。研究發現，在這一環境中，軟骨細胞不再被固定于預設位置，而是自發發生空間重組，逐步形成具有發育特征的層次化軟骨結構，從而顯著提升工程化軟骨的力學穩定性和抗降解能力。

動態組織工程氣管再生策略示意圖

進一步研究顯示，BP-Gel還可作為遞送平臺，實現免疫調控因子的時序釋放。通過引入負載 IL-4/IL-13 的凝膠體系，研究團隊在再生早期塑造促修復免疫微環境，在不干擾軟骨表型的前提下，促進血管生成并加速氣道上皮成熟。

在體內模型中，基于動態組織工程策略構建的氣管替代物在長期通氣維持、軟骨保留以及血管和上皮重建等方面均表現出更接近天然氣管的功能特征。

總體而言，該研究揭示了材料-細胞-微環境動態協同是實現復雜氣管再生的關鍵機制，為氣道重建及其他復合組織工程提供了新的理論依據與潛在轉化方向。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-67580-0