可植入生物材料和生物醫學器件植入后所引起的異物反應（Foreign Body Response）會嚴重阻礙其功能，甚至導致失效。克服植入材料的FBR 反應，開發具有高度免疫相容性的生物材料仍然是一個艱巨的挑戰。
近期，浙江大學張鵬研究員、王幽香副教授等人受人類蛋白質表面谷氨酸（E）和賴氨酸（K）殘基富集的啟發，開發了一類具有E和K交替序列的兩性離子多肽水凝膠（ZIP），并研究了其作為可植入材料的異物免疫排異反應。ZIP水凝膠在小鼠皮下植入2周后引起的炎癥極小，在6個月后沒有明顯的膠原囊包裹。重要的是，這些水凝膠在食蟹猴動物模型中也同樣能夠有效抵抗異物反應至少 2個月。此外，通過調整交聯程度或氨基酸單體的光學異構體，可以控制凝膠的酶降解性能。ZIP水凝膠的長期異物反應抵抗性和可控的降解性為其廣泛的生物醫學應用開辟了新的可能性。相關工作以“Poly(glutamic acid-lysine) Hydrogels with Alternating Sequence Resist the Foreign Body Response in Rodents and Non-human Primates”為題發表在Advanced Science。
圖1 ZIP水凝膠的設計與體外實驗
圖2 ZIP高頻超聲成像表征植入后水凝膠厚度隨時間的變化
圖3植入后2周的炎癥標志物染色和細胞因子陣列分析
圖4 ZIP水凝膠在小鼠模型中的長期抗纖維化作用
圖5 ZIP水凝膠在非人靈長類模型中的長期抗纖維化作用
作者最后介紹道，最近的研究表明，與適應性免疫相關的細胞也在異物反應過程中起著關鍵作用。在本研究中，他們沒有調查ZIP水凝膠植入對與適應性免疫相關的細胞（如T細胞）的影響。未來的研究可以探索這一方面，以更好地理解ZIP水凝膠的特異性抗纖維化機制。顯著的抗纖維化特性和可調節的酶降解行為的結合，使ZIP水凝膠成為植入式生物材料和生物醫學器械領域中多種應用的極具前景的選擇。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202308077
