電刺激可增強細胞活性，并促進組織再生和修復。然而，如何實現針對特定細胞、可維持穩定的能量供應的精準細胞電刺激治療仍是一項嚴峻的挑戰。有鑒于此，首都醫科大學張明珠教授和上海交通大學崔文國研究員構建了力-電轉換水凝膠微球（Piezo@CR MPs），其可通過局部電刺激誘導特異性干細胞聚集，并促進軟骨分化。
本文要點：
（1）研究者將鈦酸鋇（BT）納米顆粒嵌入透明質酸甲基丙烯酸酯水凝膠MPs中，并通過π-π偶聯和靜電力將干細胞募集肽（CR）結合到聚多巴胺（pDA）包覆層上。Piezo@CR MPs可將壓力（超聲）轉化為電刺激，以指導骨髓間充質干細胞定植和軟骨形成。體外研究發現，定向遷移的干細胞能夠覆蓋Piezo@CR MP的表面，產生高達451 mV的電輸出，以增強軟骨分化。
（2）在兔骨軟骨缺損模型中，Piezo@CR MPs可有效促進軟骨再生。在大鼠骨關節炎模型中，Piezo@CR MPs能夠減少軟骨變性，改善行為結果。實驗結果表明，Piezo@CR MPs可通過驅動胞外鈣內流和激活p38絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等機制促進軟骨再生。綜上所述，該研究構建的Piezo@CR MPs能夠實現精確細胞類型的電刺激療法，有望為治療軟骨損傷和退變開辟一條新的途徑。
Zeyu Han. et al. Precise Cell Type Electrical Stimulation Therapy Via Force-electric Hydrogel Microspheres for Cartilage Healing. Advanced Materials. 2024
DOI: 10.1002/adma.202414555
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202414555
