含氨茶碱抗菌水凝胶通过CREB通路促进人脐带华通胶间充质干细胞神经分化的创新平台

针对神经组织工程中感染控制与再生促进难以兼顾的难题，伊朗研究团队开发了由明胶(Gel)、羊膜提取物(AME)和氨茶碱(AMP)组成的多功能抗菌水凝胶。该支架具有92.98%孔隙率和53.18%缓释效率，通过激活cAMP/PKA-CREB通路显著上调神经标志物TUBB3(24.08倍)和ENO2(144.65倍)，同时对金黄色葡萄球菌抑制率达93.06%，为神经修复提供了兼具抗菌与促再生功能的理想平台。

　　

神经退行性疾病和神经损伤修复一直是医学界的重大挑战。现有治疗方法如药物和手术往往治标不治本，而单纯的组织工程支架又难以同时解决感染风险和再生效率问题。更棘手的是，传统神经诱导方案依赖昂贵的生长因子，且缺乏持续激活关键信号通路的能力。这些瓶颈严重制约着临床转化——据统计，全球每年因神经修复失败导致的医疗支出高达1500亿美元。正是在这样的背景下，伊朗伊斯兰阿扎德大学的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项突破性研究，他们巧妙地将临床常用平喘药物氨茶碱(AMP)与天然生物材料结合，打造出"一箭双雕"的神经修复解决方案。

研究团队采用冻干交联技术构建三维多孔支架，通过X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征材料特性，场发射扫描电镜(FESEM)观察微观结构。采用MTT法和AO/EB双染评估人脐带华通胶间充质干细胞(hWJMSCs)的存活率，通过免疫细胞化学(ICC)和实时逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测神经标志物表达。抗菌实验采用最小抑菌浓度(MIC)法测定对铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌的抑制率。

【MTT Assay和AO/EB染色分析细胞活力】
浓度优化实验显示10μg/mL AMP使hWJMSCs存活率提升至136.19±1.20%(第6天)，而含1% AMP的水凝胶组更达265.82±2.24%。AO/EB染色证实该浓度下细胞保持正常形态和核质结构，确立其为最佳工作浓度。

【合成水凝胶支架的表征分析】
FTIR光谱在1546 cm^-1处出现醛胺交联特征峰，XRD显示26°宽峰表明材料呈半晶态。FESEM显示153.92μm的平均孔径和92.98%孔隙率，接触角50-47°证实其亲水性。拉伸测试显示0.6 MPa弹性模量，接近天然神经组织(576 kPa)。

【抗菌活性检测】
含青霉素-链霉素(P-S)的复合水凝胶对两种病原菌抑制率超90%，与纯抗生素组无显著差异(p<0.01)，证明其抗感染能力。

【2D与3D培养的神经分化】
蛋白水平：14天后，含AMP水凝胶组的γ-烯醇化酶表达最高。基因水平：TUBB3、MAP-2、GFAP、ENO2和CREB在3D培养中表达量分别是2D培养的13.4倍、3.1倍、3.5倍、45.3倍和12.6倍，其中ENO2(144.65±0.64倍)和CREB(17.85±0.21倍)上调最为显著。

这项研究开创性地将临床常用药物AMP转化为神经再生诱导剂，其价值体现在三个维度：机制上首次阐明AMP通过抑制磷酸二酯酶(PDE)升高细胞内cAMP水平，激活PKA-CREB信号轴驱动神经分化；材料学上实现53.18%的14天缓释与93%抗菌率的完美平衡；临床转化方面规避了生长因子成本高和银纳米颗粒毒性的缺陷。特别值得注意的是，144.65倍的ENO2上调幅度刷新了现有文献记录，这归因于3D孔隙结构提供的力学刺激与AMP生化信号的协同作用。团队也坦诚指出AMP治疗窗窄(>100μg/mL即显毒性)和羊膜提取物(AME)标准化等挑战，为后续研究指明优化方向。这项"老药新用"的典范之作，为神经修复领域提供了兼具创新性和临床可行性的解决方案。