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第44卷第9期 罗 浙，练雷栋，干开丰. 释氧生物材料用于组织工程的研究进展［J］.
2024年9月 南京医科大学学报（自然科学版），2024，44（9）：1292-1297 ·1295 ·

步改善了局部的血液供应和组织修复情况，在组织 离氧。基于过氧化尿素的涂层被证实可以更有效
再生医学应用方面具有巨大潜力。 地提高MIN6细胞在缺氧条件下的存活率。
2021年，Suvarnapathaki等 ［18］ 使用CPO和PCL制 2.2.4 甲基丙烯酸化水凝胶（methacrylic anhydride
作了一种释氧支架，CPO 水解后会降解生成氧气， gelatin hydrogel，GelMA）
可作为宿主的氧气供应来源。体外研究亦证实通 2017年Alemdar等 ［25］ 设计了一种由明胶GelMA
过改变CPO的负载量，能够实现溶解氧释放水平从 负载 CPO 组成的产氧水凝胶。能够在低氧条件
5%到 29%的可预测性变化。2022 年该团队又成功 （1% O2）下释放大量氧气超过 5 d，释氧量足够缓解
制得一种产氧组织支架，用PCL内乳化CPO组成的 封装在 CPO⁃GelMA 水凝胶中的心脏侧细胞群细胞
微粒加固，该支架具有可预测的氧释放动力学，可 的代谢应激。与仅使用 GelMA 的水凝胶相比，在
以代替脉管系统为移植物提供充足的即时氧气。 GelMA水凝胶中掺入 CPO可显著提高细胞活力。
经过优化的体外细胞培养体系在 pH 8~9 的环境下 Newland等 ［26］ 将CPO与结冷胶物理交联成水凝
保持相对稳定，体内实验也证实了该支架在临界尺 胶，当加载过氧化氢酶时，水凝胶可提高培养基的
［19］
寸的颅骨缺损中获得了90%以上的骨再生 。 溶解氧含量长达64 h。
2.2.2 聚乳酸⁃羟基乙酸共聚物（poly lactic⁃co⁃glycolic
3 新型产氧材料技术
acid，PLGA）
2011年，Abdi等 ［20］ 用过氧化氢酶接枝的海藻酸 3.1 光合藻类（photosynthetic algae）
［27］
盐包覆 PLGA 基质，充当保护层的同时促进 H2O2分 Hopfner等 在将3T3成纤维细胞与光合莱茵衣
解。他们发现可以通过控制包裹 H2O2的微球中海 藻共培养进行研究，并在低氧条件（1% O2）下持续光
藻酸钠的浓度来控制氧气的释放。在所构建的该 照22 h。借助藻类的光合作用为局部的缺氧环境提
双层结构系统中，H2O2分解产生的持续供氧已被证 供氧气。研究显示，与藻类共培养的成纤维细胞缺氧
明可以提高细胞在缺血条件下的存活率。 诱导因子 1α（hypoxia inducible factor 1α，HIF⁃1α）的
2018 年，Tapeinos 等 ［21］ 开发了一种生物可降解 表达比单独培养的成纤维细胞显著升高，说明共培养
的PLGA微球，该微球被Ⅰ型胶原蛋白（collagen type 的培养基中氧气水平可能存在显著的升高。
Ⅰprotein，ColⅠ）包覆，并修饰了MnO2 纳米颗粒，作 3.2 肌红蛋白⁃聚合物表面活性剂复合物［Mb_C］［S］
为 ROS 清除剂，控制 H2O2 介导的氧化应激细胞凋 Armstrong 等 ［28］ 的研究通过使用［Mb_C］［S］为
亡。结果表明，即使在非常恶劣的氧化应激条件 干细胞功能化，能够实现为每个细胞提供自己的氧
下，功能化的胶原球也可以保护细胞。 气输送分子。他们将阳离子化的肌红蛋白与阴离
2020年Hsieh等 ［22］ 还开发了一种可注射复合体 子表面活性剂结合，产生能够锚定在细胞膜上的两
系，通过PLGA包裹CPO/ MnO2微粒。体外研究证实 亲性分子。随后将［Mb_C］［S］与人骨髓间充质干
在低氧张力诱导培养的环境下，它们能够促进前成 细 胞（human bone marrow mesenchymal stem cell，
骨细胞的分化。该复合体系能有效增强局部氧合， hMSC）结合，测试了 hMSC 在聚乙醇酸（polyglycolic
改善骨再生潜力。 acid，PGA ）支架中形成软骨的能力。将修饰后的
2.2.3 聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS） hMSC 在支架中培养 35 d 后，发现［Mb_C］［S］修饰
Pedraza 等 ［23］ 设计了一种固体 CPO 封装在疏水 的 hMSC 显著提高了Ⅱ/Ⅰ型胶原蛋白的比例，坏死
性 PDMS 中的圆盘，发现 PDMS⁃CPO 持续释氧长达 中心的大小也从42.24%降低到7.60%。
6 周。单个 PDMS⁃CPO 膜片就足以将β细胞系和大 3.3 核型微球（μtanks）
鼠胰岛的细胞功能调节至常氧对照水平。与常氧 2021 年，Guan 等 ［29］ 开发了一种释氧微球，由外
条件相比，在缺血条件下，随着PDMS⁃CPO圆盘持续 部具有感知周围氧浓度响应能力的壳层和内部装
的供氧，β细胞系的活力维持了近1个月。 载氧气的核层组成。壳层的亲水性和降解速率可
2017 年，Forget 等 ［24］ 研究了一种以 PDMS 为基 以随着环境氧水平的增加而降低，导致氧气释放速
底，将其氧化并填充以CPO或过氧化尿素为基础的 度减慢，达到缓释的目的。体外实验验证，在低氧
释氧微粒（micro particle，MP）。将 CPO 夹在等离子 条件下，该微球释放的氧气可以显著增强间充质干
体聚合物膜的基础层和外层之间。将其植入后表 细胞（mesenchymal stem cell，MSC）的存活，而不诱
面包覆氧的过氧化物能够在水相环境中释放出游 导ROS的产生。在体内实验中，将MSC和微球释氧