近年来，人口老龄化日益加剧。老龄化直接导致对组织修复材料和制品的颇高需求。老龄患者的组织损伤伴有衰老相关变化，衰老细胞发生DNA损伤、线粒体功能障碍、过度氧化应激反应等现象，且大量表达衰老相关分泌因子（Senescence-Associated Secretory Phenotype，SASP），如炎症因子、趋化因子、基质降解蛋白酶等，制约组织再生修复效果。尽管一系列抗衰老药物被报道，但均具有半衰期短、系统性毒副作用、有效性不足（不同细胞对药物的敏感程度不一）等问题。目前，国内外缺乏针对改善衰老微环境的组织修复材料。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院深圳先进集成技术研究所神经工程中心李光林/唐为团队，联合上海交通大学氢科学中心教授何前军以及中国科学院院士、华东理工大学教授刘昌胜，在《自然-通讯》（Nature Communications）上，发表了题为Local H2 release remodels senescence microenvironment for improved repair of injured bone 的研究文章。该研究提出了原位长效释氢阻止衰老进程、重塑老龄组织修复能效的策略，并探讨了氢分子对老龄骨组织中三类关键细胞（干细胞、巨噬细胞、骨细胞）衰老行为的影响。研究发现，氢分子具有广谱抗衰老效应，并展现出明显的SASP抑制效应（senomorphics）以及一定程度的衰老细胞清除效应（senolytics）。基于此，该团队设计、开发了具有高产氢率（911 mL/g）、良好生物相容性的硅化钙纳米材料（CaSi2，CSN），采用静电电喷策略以可降解聚合物聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoate，PHA）为载体，将CSN与PHA电喷于介孔活性玻璃（Mesoporous Bioactive Glass，MBG）支架上，实现了体内原位超1周释氢，较传统注射等量富氢水释氢量高46000倍。体内原位释氢显著性减缓了修复过程中多细胞衰老进程，介导了衰老巨噬细胞抑炎极化和干细胞活性与功能维持，促进了老龄骨缺损衰老与炎症叠加的病理微环境向促再生方向转化，实现了24月龄老龄小鼠临界股骨缺损修复。
深圳先进为论文的第一完成单位。研究工作得到中国科学院人机智能协同系统重点实验室、国家自然科学基金基础科学中心项目、广东省自然科学基金、深圳市基础研究项目、中国科学院青年创新促进会、博士后创新人才支持计划和上海交通大学氢科学中心等的支持。
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