作者：李勇 北京市朝阳区六里屯社区卫生服务中心(北京城建老年病医院)

非热效应，主要与空化有关，可导致一些生物学效应，包括超声穿刺和增强血管通透性常用的超声响应型聚合物基材料包括聚合物包覆的橡胶/乳剂、微气泡、纳米气泡、纳米液滴和纳米乳剂、聚合物囊泡/胶束和聚合物水凝胶。超声反应性水凝胶显示了在脉动或单向脉冲释放谱和长周期内获得空间控制的生物活性治疗药物的潜力。硅基纳米材料和非共价交联氢凝胶已经被报道通过ul-波瞬时解离，并用于神经再生。例如，Cheng和同事使用超声驻波演示了明胶-羟基苯丙酸水凝胶中神经PC12细胞的三维微模式。PC12细胞首先在水凝胶前体溶液中进行超声波对齐，然后用辣根过氧化物酶和稀释的过氧化氢进行交联，在90-120秒内固定对齐的细胞。成功地，作者证明了不同程度和超声排列的PC12细胞在20天后显示出定向的单向性。

近十年来，人类中枢神经系统和中枢神经系统相关疾病机制的研究进展在医学上取得了重大进展。尽管如此，一些病理机制仍然没有任何可解决的治疗方法。目前，在研究领域，有许多使用生物材料治疗不同动物模型中的神经疾病。然而，在人类的应用程序中，预期的影响尚未完全完成。微神经外科技术的最新进展将有助于这些基于生物材料的方法向临床过渡，从临床前研究开始到临床试验。事实上，它们代表了很有前途的方法，因为与需要侵入性手术的预形成材料相比，需要微创手术，并可能在中枢神经系统等脆弱组织中触发生物不良反应。除了本文综述中强调的可注射水凝胶的巨大潜力外，还有一些问题，如水凝胶降解本身、给药时间的选择和负载药物/细胞量。

所有中枢神经系统相关疾病都有不同的病理生理机制，这意味着每一种治愈都必须直接针对特定的病理。事实上，即使是相同的情况，也可能有不同的病理进展。然而，水凝胶的高柔韧性，如对不同刺激的反应能力，为在疾病进展的不同阶段定制水凝胶的可能性，以满足不同的需求。到目前为止，仍然缺乏关于几种愈合机制和疾病过程的知识，这限制了基于生物材料的新疗法的发现，这也被缺乏临床试验所证实。

水凝胶注射需要考虑的另一个关键步骤是时间治疗窗口。实际上，影响中枢神经系统的疾病有不同的进展，需要不同的治疗需求。例如，在脊髓损伤的急性期，刺激反应水凝胶可用于控制生物分子的可控释放，以减少炎症、局部缺血和细胞损伤。这些水凝胶也可以用于慢性期填充囊腔和增强功能神经网络重建。

此外，水凝胶作为生物分子的控释储层和支持细胞治疗的工具也非常有前途。目前，大多数药物和细胞在不使用生物材料的情况下被系统地注入患者体内（例如口服或静脉注射）。因此，由于药物的酶降解、其他组织的非特异性摄取以及注射后大量的细胞损失，通常需要大剂量的药物和大量的细胞才能获得理想的局部缺陷。很明显，降解和给药时间是极其重要的，它们应该被协同调节，以实现一个可注射的系统来管理药物/细胞，从而真正避免药物失活和细胞死亡。

此外，值得注意的是，由于可注射的生物活性水凝胶作为传递载体的最新进展，它们也是体内重编程的迷人领域的优秀候选者。事实上，基于病毒和非病毒载体基因传递的生物材料还没有被探索，靶向于神经细胞自身的细胞将为神经再生开辟新的途径。Aline等人提出了一种通过使用慢病毒填充的多孔PEG支架来长期和局部表达再生因子来治疗脊髓损伤的策略。然而，这个系统不是可注射的和需要进行侵入性手术。2020年，Lu和合作者提出了一种可注射的热敏壳聚糖基复合水凝胶，用于胶质母细胞瘤治疗中的局部药物/基因传递。在体外获得的良好结果显示，在胶质母细胞瘤细胞中，通过在2天内诱导53%的凋亡率，增强了抗肿瘤疗效。在最近的另一项工作中，Chen和同事去除和合成了脂质体模板水凝胶纳米颗粒，以有效地共传递蛋白质和核酸该有前途的体系由核壳结构组成，在阳离子脂质体中形成pei基水凝胶。这种独特的结构允许同时高效封装Cas9和plas-中间DNA。该研究是在胶质母细胞瘤细胞体外进行的，结果表明LHNPs可以作为CRISPR/cas9传递工具，用于临床翻译癌症基因治疗。