GIST与忠南大学开发“注射肌肉治疗”导电水凝胶

by Min Chanki

Published 10 Jun.2025 09:26(KST)

Updated 26 Jul.2025 15:53(KST)

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（自左起）GIST Lee Jaeyoung 教授、忠南大学 Heo Kangmu 教授、GIST Park Sehyun 博士研究生。

韩国国内研究团队开发出一种可通过简单注射方式治疗大范围肌肉损伤的“导电水凝胶平台”，被视为下一代再生医学治疗手段而备受关注。

光州科学技术院（GIST）10日表示，新材料工程系Lee Jaeyoung教授与忠南大学有机材料工学系Heo Kangmoo教授共同研究团队，开发出一种可有效治疗大体积肌肉缺损（volumetric muscle loss, VML）的注射型导电水凝胶。

此次研究的意义在于，这一平台并非仅停留在简单填充损伤组织的“物理性补充”层面，而是能够诱导体内细胞活化与功能恢复，属于一种积极的再生治疗平台。

VML是一种由于交通事故、战伤、外科手术、剧烈运动等原因导致骨骼肌组织大范围受损的疾病，属于自然功能恢复困难的顽固性损伤。

目前主要采用自体组织移植的方法进行治疗，但可移植组织量有限，而且在切取组织的部位（供体部位）可能发生感染、疼痛、疤痕等二次并发症，因此治疗存在诸多困难。

作为克服这些局限性的替代方案，近年来基于“水凝胶（hydrogel）”的组织再生技术备受关注。水凝胶以天然及合成高分子为基础，能够模拟与生物组织相似的结构和力学特性，并具有良好的生物相容性，被视为组织移植的有力替代方案，相关研究正积极展开。

尤其是对于电学特性十分重要的骨骼肌、心肌和神经组织，利用导电材料制备的水凝胶可以促进细胞的电活动，从而提高组织再生效果，因此更受瞩目。

基于己酸基甘油壳聚糖的MXene负载注射型导电水凝胶示意图。

研究团队在天然高分子乙二醇壳聚糖（glycol chitosan）上引入具有疏水特性的己酰（hexanoyl）结构，开发出一种对温度有响应性的水凝胶，并在其中掺入电导率优异的“MXene”纳米颗粒，最终制备出注射型导电水凝胶。

该水凝胶在室温下保持液体状态，当温度升至体温（约30°C）范围时会转变为凝胶状态，因此可以方便地通过注射给药，并能在不规则的肌肉损伤部位精确就位并固定。

为验证该水凝胶的体内应用可能性，研究团队在诱导VML的实验小鼠模型上进行了注射实验。对仅注射水凝胶组与联合电刺激组进行比较后发现，仅使用水凝胶就能够实现肌肉组织的再生和功能恢复，而在联合电刺激的情况下，肌肉收缩力（为正常骨骼肌组织的85.4 ± 13.5%）和组织再生效果（重量恢复86.6 ± 4.4%）则表现出更加显著的提升。

GIST的Lee Jaeyoung教授表示：“此次开发的注射型导电水凝胶不仅可用于肌肉组织再生，还可应用于心脏、周围神经、大脑等多种电活性组织的再生，有望成为突破现有自体移植治疗方法局限性的全新治疗范式。”