心臟瓣膜病是我國第三大心血管疾病，且隨著人口老齡化的加劇，其發病率呈持續上升趨勢。瓣膜置換雖是主流方案，但仍面臨嚴峻挑戰，例如機械瓣需患者終身抗凝，生物瓣存在耐久性不足等問題。儘管經導管瓣膜為微創治療提供了可能，但其性能仍受制於生物組織的固有缺陷。因此，研發突破現有困境的新一代人工心臟瓣膜（Artificial Heart Valves, AHV）具有重要臨床意義與科研價值。在此背景下，該綜述系統梳理了該領域的海量研究、厘清了發展脈絡與研究熱點，為指引未來研究方向、實現關鍵突破提供了重要參考。

近期，東華大學王璐教授、毛吉富研究員團隊與重慶大學王貴學教授團隊在Advanced Interventional Material上發表了題為“Global hotspots and development trends in the new generation of artificial heart valves based on bibliometric analysis from 1991 to 2024”的綜述文章。該綜述首次對人工心臟瓣膜領域開展了跨越三十年（1991-2024）的系統性文獻計量分析，聚焦心臟瓣膜病全球高發態勢與現有商用瓣膜存在的臨床局限性。通過構建客觀數據與深度解讀相融合的混合框架，該綜述克服了傳統綜述的主觀局限，系統揭示了該領域從組織工程瓣膜探索、聚合物瓣膜復興到當前計算驅動設計的演進路徑，識別出三大研究集群與四個發展階段，並前瞻性地提出三大突破方向：開發兼具耐久性與抗菌功能的新型聚合物、通過“宏觀-微觀”多尺度仿生結構抑制瓣葉回縮、借助電腦模擬與定制化製造實現“計算驅動”的設計範式轉型，從而為下一代人工心臟瓣膜的研發提供宏觀趨勢指引與跨學科創新啟示。

該綜述基於Web of Science Core Collection資料庫，採用高級檢索式進行文獻篩選：TS = (heart OR cardiac OR aortic OR pulmonary OR mitral OR tricuspid) AND TI = (valve* OR leaflet*) AND TS = (polymer* OR “tissue engineer*” OR PHV* OR TEHV*)。最終檢索獲得1314篇英文文獻（1991-2024年），並利用CiteSpace軟體進行共現、突現、聚類、合作網絡及文獻共被引等分析。

圖1 全球人工心臟瓣膜的發文分佈與趨勢(1991-2024

圖2 文獻共被引網路圖譜

學科類別與關鍵字（圖3）的突現分析清晰地展現了研究重點的時序演變。早期研究主要探索內皮細胞、平滑肌細胞等種子細胞，並利用脈動生物反應器和迴圈彎曲等力學刺激進行體外瓣膜構建。近年來，研究重心已轉向水凝膠、彈性體支架等新型生物材料，同時更加關注免疫反應、生物相容性等臨床關鍵問題。

圖3 關鍵字突現強度圖譜

基於關鍵字聚類、時區圖及時間線圖可視化分析（圖4-6），識別出當前研究正經曆範式轉變，計算科學深度融入研發流程，3D列印、流固耦合分析等先進技術廣泛應用，推動研究向精准化、個性化方向發展。

圖4 關鍵字聚類網路圖譜

圖5 關鍵字時區演化圖譜

圖6 文獻共被引時間線圖譜

聚合物心臟瓣膜材料經歷了從早期線性彈性材料到新一代材料（例如苯乙烯三嵌段共聚物、改性聚氨酯及納米複合材料等）的發展（圖7），在力學性能、生物穩定性和血液相容性方面實現協同優化。另一方面，研究前沿擴展至抗菌介面構建（圖8），以降低感染性心內膜炎風險

圖7 聚合物心臟瓣膜在外科與經導管應用中的重大進展

圖8 細菌生物膜形成機制與抗感染策略

針對組織工程心臟瓣膜植入後因宿主細胞介導的組織收縮所導致的瓣葉回縮難題，研究者已發展出多維度解決方案（圖9）。在宏觀尺度，可通過計算優化瓣葉幾何構型，以增強其徑向拉伸能力，從而補償收縮效應；在微觀尺度，則可通過調控纖維直徑、取向及孔隙率等結構參數，促進宿主細胞的浸潤與組織整合。此外，仍需借助大型動物模型深入開展分子機制研究，以揭示回縮的調控通路並驗證干預策略的有效性。

圖9 組織工程心臟瓣膜的瓣葉回縮機制與多維度抗回縮策略

計算科學與先進製造的深度融合正推動瓣膜研發範式的深刻革新。有限元分析、流固耦合模擬等數值方法的引入，使瓣膜設計從傳統的“經驗試錯”轉向“計算驅動”，顯著提升了設計精度與效率。在此基礎上，結合旋轉噴射紡絲、靜電紡絲、3D列印等前沿製造工藝，研究已成功實現瓣膜的一體化成型及患者特異性解剖模型的精准構建（圖10），標誌著人工心臟瓣膜領域正式邁入個性化定制的新時代。

圖10 電腦輔助的定制化心臟瓣膜製造平臺

該綜述通過融合文獻計量分析與深度內容解讀，系統梳理了AHV領域三十年發展脈絡。研究發現，組織工程理念革新、聚合物材料突破與計算科學的深度整合，共同構成了領域發展的核心驅動力。未來研究應聚焦三大方向：開發集成抗菌功能的新型聚合物材料、建立多尺度抗回縮結構優化體系、構建電腦驅動的個性化定制平臺。這種融合宏觀趨勢分析與深度技術解讀的研究框架，將為領域未來發展提供系統性指引與跨學科創新思路。

Shiping Chen, Jiamin Peng, Zhiyi Ye, Xingshuang Ma, Ming Sun, Nasser Fatouraee, Jifu Mao*, Guixue Wang*, Lu Wang*. Global hotspots and development trends in the new generation of artificial heart valves based on bibliometric analysis from 1991 to 2024. Advanced Interventional Materials. 2026.

https://doi.org/10.1016/j.advim.2025.100005

血管介入手術中的出血併發症是臨床診療的重大風險。傳統止血手段存在精准性不足、易引發缺血或殘留出血等問題，且難以兼顧快速止血與血管修復的雙重需求，研發適配介入診療特點的新型止血材料成為生物醫學領域亟待突破的難題。

近期，南京大學顧寧院士團隊在Advanced Interventional Materials上發表了題為: “Interventional hemostatic materials: innovations in bleeding control, coagulation modulation, and vascular healing” 的綜述文章。該綜述系統總結了介入止血材料的最新進展，從快速止血、凝血調控、血管修復三大維度，全面闡述了智能材料在動態血流下的回應機制、協同策略與臨床轉化前景。並展望了器件-材料融合、數據驅動設計等前沿發展趨勢，為新一代介入止血材料的研發與臨床轉化提供了重要參考。

在介入血管手術中，出血是首要風險，尤其對抗凝治療患者而言，傳統壓迫或縫合等方式不夠精准。為此，新一代介入止血材料需突破局限：不僅要適應不同血流剪切力，還必須精准靶向傷口，避免形成有害血栓。同時，材料應具備良好的內皮相容性，在止血後能促進血管修復、防止再狹窄。為實現這一目標，止血材料正從被動覆蓋轉向智能回應——它們不僅能感知出血環境並動態調節功能，還可與導管、支架等器械深度融合，推動止血從臨時處理邁入精准修復和智能調控的治療新階段。

在明確智能止血材料的臨床需求與設計方向後，如何實現快速可靠的止血成為首要問題。作者系統闡述了介入止血材料的三大作用機制：物理機制（如吸收、屏障）、化學機制（如啟動凝血因數）與生物機制（如仿血小板功能）。材料通過協同整合這些機制，在動態血流中實現秒級至分鐘級的快速回應。與此同時，止血材料的遞送技術也從傳統的外敷、縫合，演進至內鏡噴灑、血管內精准釋放等微創方式，實現了對深部、非壓迫性出血點的有效干預。這標誌著止血材料從功能設計邁入了精准遞送的臨床應用階段。

圖1 介入止血材料的止血機制

圖2 介入止血材料的輸送技術

此外，必須認識到，止血的最終實現仍然依賴於人體精密的凝血機制（圖3所示，生理性凝血通過血小板、凝血因數和纖溶系統在時空上的精密調控保持血管完整性）。在介入手術的高流速、抗凝藥物干擾等特殊環境下，自然凝血過程常被削弱或失調。因此，新一代止血材料不能僅要滿足於物理封堵，更需主動參與並精准調控凝血過程，在“過度凝血引發血栓”與“凝血不足導致出血”之間找到動態平衡。

圖3 生理性止血過程中血小板與凝血因數精密調控的示意圖

為實現這一目標，該綜述系統闡述了兩大調控策略以應對不同臨床情境：仿生協同與功能補償。仿生協同適用於凝血功能基本正常的患者，其核心是“順勢增強”——通過模擬血小板膜、展示特異性肽序列等方式，精准強化人體自身的止血機制，在局部快速形成穩定血栓，同時將啟動信號嚴格限制於出血部位，從而顯著降低全身血栓風險。功能補償則針對凝血功能障礙患者（如血友病或抗凝治療者），主張“人工替代”——通過遞送缺失的凝血因數（如重組FVIIa）或抗纖溶藥物（如氨甲環酸），直接彌補患者凝血功能的不足，從而突破生理限制實現止血。兩種策略均高度依賴精准遞送、靶向識別與智能回應系統，以確保在出血部位精准起效，並最大限度降低系統性風險。該部分還系統比較了各類調控材料的優勢、局限及適用場景，為臨床中根據患者凝血狀態實施個體化止血方案提供了清晰指導，根本原則始終是：在實現局部高效止血的同時，嚴格維護全身凝血安全平衡。

圖4 介入止血材料的可編程釋放特性對加速癒合的優化設計

綜上所述，介入止血材料的研發已實現從單一被動止血向多機制協同、精准凝血調控、多功能血管修復的跨越式發展，其設計理念也愈發貼合臨床實際需求，兼顧了快速止血的即時性、凝血調控的安全性與血管修復的長效性。物理、化學、生物機制的融合應用協同微創化、精准化的投送方式，解決了不同出血環境下止血效率低的難題。仿生協同與功能補償的分型施策，實現了不同凝血狀態患者的個體化治療。此外，抗氧化、促增殖、促血管新生的多效整合，讓止血材料從止血工具升級為血管修復平臺。而程式化釋放、組織相容性優化等設計，更進一步解決了止血與粘連、修復與炎症等臨床矛盾，為介入止血的臨床實踐提供了更全面的解決方案。這些技術與理念的創新，不僅推動了介入止血材料本身的發展，更搭建起材料科學、介入醫學、凝血生理學等多學科交叉的研究體系，為後續技術突破奠定了堅實基礎。未來，介入止血材料的發展將依託多學科技術融合，向智能化、精准化、臨床可轉化邁進，三大方向尤為值得關注：

器件-材料一體化：將止血功能嵌入導管、支架等介入器械，結合血管內超聲、光學相干斷層掃描等成像技術，實現材料遞送的可視化與即時監測；

數據驅動與人工智慧設計：利用數字孿生、機器學習構建患者特異性血管模型，模擬材料在不同血流、血管幾何條件下的性能，實現材料的個性化設計與快速優化；

標準化與規模化：建立介入止血材料的統一臨床評價標準，解決異質動物模型、檢測終點不統一的問題，同時優化合成工藝，實現綠色規模化生產，降低成本。

組織工程與再生醫學的主要挑戰在於精確複製天然組織的複雜結構和生理複雜性，而介入治療作為精准醫療的重要手段，為這一難題的解決提供了新的技術路徑。傳統組織工程受限於單一細胞類型，缺失複雜多細胞互作與精准空間排布，難以對病變部位實現有效修復。介入技術可通過微創方式，將生物材料與多細胞支架精准遞送至缺損部位，實現精准修復。二者結合，為突破傳統組織工程局限提供了新思路。因此，闡明多細胞相互作用在調控複雜組織再生與修復中的機制，結合介入技術實現精准遞送與干預。

近期，中國科學院上海矽酸鹽研究所吳成鐵和馬紅石研究團隊在Advanced Interventional Materials上發表了題為“Biomaterials-modulated Multicellular Crosstalk in 3D Bioprinted Constructs”的綜述文章。該綜述系統闡述了生物材料調控下的多細胞支架的設計及構建，概述了通過3D 生物列印構建仿生組織結構的上下層、內外層及圖案化等多細胞支架策略，並重點探討了材料調控下多細胞串擾的具體分子機制，進而有效促進體內神經化骨、血管化皮膚、骨軟骨缺損等複雜組織再生效果。此外，該綜述還提出未來前沿研究方向，包括開發智能回應水凝膠，將類器官與生物列印結合以及製造微納米級仿生結構等，用於實現個性化定制醫療，以及多種複雜組織精細修復與再生。

生物材料調控的多細胞支架的設計與構建可以從兩個方面開展：生物墨水的組成和空間結構。通過3D 生物列印技術，可以將不同類型的細胞定位在多細胞構建體的特定層或區域，實現仿生複雜組織的多細胞結構，如上下層、內外層和圖案化微結構等。上下層結構:分層生物列印是一種廣泛採用的模擬具有不同細胞和基質組成的組織介面的策略，通過垂直堆疊含有不同細胞類型的生物墨水，上下堆疊的配置可複製骨軟骨、神經骨和皮膚等天然組織的分層結構。內外層結構:同軸3D 生物列印技術可構建"核-殼"仿生單元，這種同軸結構有利於工程化血管化組織的構建，或用於創建免疫微環境。該設計優勢在於內層降解速率快，促進血管長入，外層提供力學支撐。此外，外殼可保護內層細胞免於宿主免疫攻擊。圖案化微結構:先進的生物列印策略還可以製造幾何複雜和圖案化的多細胞結構，這些構建體旨在複製複雜的組織微結構，如肝小葉、脊髓束和血管網等。例如，利用三步列印肝細胞、星狀細胞與內皮細胞形成仿生肝小葉（圖1），中央靜脈樣結構周邊分佈代謝細胞，血管網路沿預設路徑形成，為藥物代謝研究提供高生理相關性模型。

 圖1. 具有圖案化六邊形結構的多細胞生物列印支架

圖2. 生物材料調控下間充質幹細胞HBMSCs和雪旺細胞之間的串擾機制

生物列印支架中，生物材料作用下基於內皮細胞的多細胞串擾主要體現在：血管網路的形成依賴內皮細胞與其他支持細胞的協同作用，並通過細胞自組織進一步構建為功能性血管結構。生物材料在調控血管化相關細胞串擾機制上具有共性，即內皮細胞血管化-旁分泌信號神經支配-靶細胞功能回饋。然而，串擾機制由生物材料的物理化學性質決定。例如，多細胞支架中的納米矽酸鹽不斷釋放生物活性離子，刺激了VE-鈣粘蛋白連接和BMP2/RUNX2活化；多細胞支架中的矽酸鎂微球通過加速VEGF峰值的出現，促進了對暫態高濃度血管信號敏感的毛囊再生；膠原/β-TCP複合支架引導了EC和HASC的空間結構，能夠使VEGF和TGF-β梯度表達，並優先促進血管化骨樣組織的重塑。

生物材料作用下基於免疫細胞的多細胞串擾同樣在組織再生中發揮關鍵調控作用。免疫細胞（如巨噬細胞）具有啟動和分化成不同炎症表型的能力，促炎（M1）表型通常出現在傷口癒合前階段，隨後，巨噬細胞分化為抗炎（M2）表型，分泌抗炎因數，如白細胞介素-4（IL-4）和TGF-β轉化生長因數，進一步促進免疫調節的組織再生，M2表型的巨噬細胞外泌體攜帶多種蛋白質和microRNA，這些蛋白質和microRNA進一步啟動PDGF、CSF和VEGF的旁分泌信號，促進內皮細胞的血管化。例如，多細胞支架中無機鈣生物陶瓷釋放的Mo離子可促進M2巨噬細胞標誌物的表達，使巨噬細胞向M2表型轉化，M2巨噬細胞分泌的抗炎細胞因數可刺激乳頭細胞分泌卵泡生長和血管化相關的細胞因數，如PDGF-A、PDGF-B和VEGF（圖3）。

圖3. 生物材料調節下巨噬細胞、內皮細胞HUVECs和HBMSCs之間的串擾機制

生物材料作用下基於軟骨細胞的多細胞串擾在維持關節穩態中至關重要。生理上軟骨層主要由軟骨細胞組成，軟骨下骨包括成骨細胞、破骨細胞和BMSCs等，這些細胞成分通過相互調節協調骨與軟骨之間的動態平衡。例如，多細胞支架中的Sr-CSH釋放的Sr²⁺既維持軟骨細胞表型，又促進BMSCs成軟骨分化，通過TGF-β與BMP通路的串擾，實現軟骨-骨介面良好整合（圖4）。

圖4. 用於骨-軟骨再生的Sr-CSH調節的ACs-BMSC共培養生物列印支架

2026年3月21日，浙江省醫師協會介入醫師分會先進介入與診斷材料討論會隆重召開。本次會議由浙江省醫師協會介入醫師分會主辦，麗水市中心醫院協辦，彙聚了全國介入醫學、生物材料、醫療器械等領域的頂尖專家學者，共話學科前沿，見證學術新刊啟航。

出席本次會議的嘉賓有麗水市科學技術協會鄺時忠主席，麗水市中心醫院紀建松書記，麗水市中心醫院何登偉院長，中國科學院院士、AIM期刊主編顧寧，共同主編李茂全教授，中華醫藥衛生事業聯合會陳曉儒會長，香港同鑫合創有限公司董事長段宏偉，科愛出版社代表葉瑋，AIM副主編劉剛教授、陳雨教授等，還有來自全國高校、科研院所及臨床機構的百餘位專家學者。

大會開幕式由國家放射與治療臨床醫學研究中心副主任兼秘書長，復旦大學附屬浦東醫院李茂全教授主持。紀建松書記、鄺時忠主席及線上參會的葛均波院士先後致辭，對會議召開表示熱烈祝賀，強調介入醫學作為微創治療核心領域，正迎來技術創新與臨床需求的雙重機遇，而材料科學的突破是推動介入診療迭代升級的關鍵。

紀建松書記致辭

鄺時忠主席致辭

葛均波院士致辭

雙典同慶：揭牌與創刊共繪發展藍圖

會議首先舉行NCRC-IM 浙南分中心揭牌儀式，國家放射與治療臨床醫學研究中心辦公室主任沈靂教授代表國家放射與治療臨床醫學研究中心參與揭牌儀式。紀建松書記為分中心揭牌並詳細介紹平臺定位與發展規劃。該中心將聚焦介入醫學臨床需求與材料創新轉化，搭建區域協同研究平臺，為浙南地區乃至全國的介入診療技術進步提供堅實支撐。

NCRC-IM 浙南分中心揭牌儀式（從左到右：李茂全、沈靂、紀建松、鄺時忠） 

AIM 期刊創刊儀式

主編聘任儀式（從左到右：顧寧、陳曉儒、段宏偉、李茂全） 

副主編聘任儀式（從左到右：顧寧、紀建松、陳雨、李茂全、劉剛）

編委聘任儀式（從左到右：陳雨、紀建松、易濤、張先正、吳愛國、遊正偉、薛璐璐、唐一超、劉剛）

顧寧院士在致辭中表示，Advanced Interventional Materials期刊的正式創刊，是介入醫學與先進介入材料領域的學術盛事，更是推動學科交叉融合、助力臨床技術創新的重要里程碑。未來AIM 將堅守嚴把學術品質、推動學科交叉融合、秉持開放包容拓展國際視野三大辦刊原則，為學科、臨床、產業發展注入新活力。

顧寧院士致辭

李茂全教授作AIM期刊簡介

AIM創刊儀式

顧寧院士率先帶來院士論壇報告，分享納米醫學材料領域的前沿進展與臨床轉化成果，深刻闡釋了多學科交叉對介入醫學發展的核心價值，引發與會專家的熱烈討論。

中國科學院院士、南京大學顧寧教授作“先進介入與診療一體化材料”的報告

主題報告環節精彩紛呈，復旦大學附屬中山醫院沈靂教授、武漢大學張先正教授、中國科學院上海矽酸鹽研究所吳成鐵教授、同濟大學唐一超教授、東華大學易濤教授、中國科學院寧波材料技術與工程研究所吳愛國教授、浙江理工大學孔祥東教授、東華大學遊正偉教授等八位領域內頂尖專家依次登臺，圍繞介入材料研發、臨床應用、產業轉化等方向分享最新研究成果。

每一場報告都聚焦學科前沿，為介入醫學與材料科學的交叉融合提供了新思路。

AIM編委會成員合影

     本次論壇搭建了高水準學術交流平臺，促進了科研合作與資源共用，在眾多專家的思想碰撞中，先進介入與診斷材料領域的創新方向更加清晰，為推動行業技術進步和產業升級注入了強勁動力。隨著 AIM 期刊的茁壯成長與浙南分中心的高效運行，必將推動我國介入醫學與材料科學領域邁向新高度，為全球介入診療事業發展貢獻中國智慧與中國方案。

2026年3月20日晚，Advanced Interventional Materials 期刊第二屆編委會會議在浙江麗水順利舉行。本次會議出席嘉賓包括：中華醫藥衛生事業聯合會陳曉儒會長，香港同鑫合創有限公司董事長段宏偉先生，中國科學院院士、AIM期刊主編顧寧教授，AIM共同主編李茂全教授，以及來自南京大學、同濟大學、東華大學、南方醫科大學、江南大學、麗水市中心醫院、上海長海醫院、上海市肺科醫院等全國多所高校、科研院所及臨床醫療機構的期刊編委、青年編委代表，現場交流氛圍熱烈，為期刊建設發展搭建了高效的溝通互動平臺。

中華醫藥衛生事業聯合會(CMHC-AA)陳曉儒會長表示，對於AIM的創立表示祝賀！他向參會專家介紹了聯合會依法在香港註冊成立的背景與核心宗旨，指出聯合會是由各委員會聯會組成，現在AIM又成為了CMHC-AA的這個大家庭，整合了國際化資源，希望期刊辦刊科學規範，充分發揮學術交流，不斷增加活動因數，爭取在不久的將來擠身至國際影響力的頂流期刊，CMHC-AA也將為期刊搭建學術交流與成果轉化平臺，助力期刊服務國家戰略、推動介入醫學領域發展。

陳曉儒會長發言環節

香港同鑫合創有限公司董事長段宏偉先生作為企業方代表發言，他對能夠參與期刊建設深感榮幸，承諾將依託企業全產業鏈佈局，為期刊發展提供全方位支持，同時歡迎各位專家學者蒞臨企業指導，共同推動介入材料領域的產學研融合與成果落地。

段宏偉董事長發言環節

中國科學院院士、期刊主編顧寧教授發表主旨講話，他結合介入醫學微創化的發展趨勢，強調期刊將以“創新引領、臨床落地”為核心定位，聚焦先進介入材料領域，既要收錄前沿學術成果，更要搭建醫工交叉橋樑，解決臨床實際痛點，打造兼具學術高度與應用價值的國際一流期刊。

主編顧寧院士發言環節

    期刊執行主編、同濟大學李茂全教授補充介紹了期刊創刊背景，他指出當前我國高水準國際期刊承載能力不足，大量科研成果被迫外流，期刊的創辦正是回應國家科技期刊發展戰略，旨在成為介入材料領域知識創新的“策源地”，推動我國相關領域成果的本土發表與國際傳播。

主編李茂全發言環節

在隨後的編委交流環節，與會專家結合自身研究與工作實踐，為期刊發展建言獻策。各位專家提出了以下建議：建議期刊聚焦介入材料細分領域，打造特色學術陣地；要通過多投稿、多引用提升期刊影響因數，並利用新媒體平臺擴大宣傳；立足臨床需求，呼籲加強醫工合作；設立編委激勵機制、打造終身免費OA期刊等建議。

顧寧院士在會議總結中對各位編委的真知灼見表示高度肯定，他強調期刊是全體編委的共同家園，未來將建立優秀編委評選等激勵機制，凝聚各方力量，推動期刊在學術創新、成果轉化、人才培養等方面持續發力，助力我國介入醫學與生物醫用材料領域邁向國際一流水準。

主編顧寧院士總結環節

 本次會議不僅為Advanced Interventional Materials期刊明晰了發展方向，更搭建了醫工交叉、產學研融合的交流平臺，將為期刊未來的高質量發展注入新動能，推動其在學術傳播與國際影響力提升的道路上穩步前行。

在細菌、病毒等病原體引發的疾病傳播以及腫瘤、慢性炎症等重大疾病高發的背景下，mRNA（信使RNA）技術已從傳染病防控拓展至多種疾病的治療領域，其應用場景涵蓋傳染病預防、腫瘤基因治療、抗炎治療、基因編輯以及介入治療等多個方向。在藥物釋放領域，mRNA可通過精准遞送實現靶器官、靶細胞的特異性表達，避免藥物對正常組織的損傷；在介入治療方向，mRNA遞送系統可與介入技術結合，應用於腫瘤栓塞治療、血管修復、局部炎症干預等場景，通過介入手段將mRNA精准遞送至病變部位，實現藥物的可控釋放與高效作用。儘管脂質納米顆粒（LNPs）已廣泛應用於臨床前或臨床mRNA製劑研究，但仍存在穩定性差、成分複雜、不易修飾、肝外靶向困難以及可能引發炎症等局限性。因此，開發兼具良好生物安全性、高效mRNA遞送能力及介入適配性的功能性或回應性納米載體，仍是當前介入導向藥物遞送領域面臨的重大挑戰。

近期，東華大學史向陽教授團隊在Advanced Interventional Materials上發表了題為“Dendrimer-based nanoplatforms for enhanced mRNA delivery: From rational structural design to formulation strategies”的綜述文章。該綜述系統總結了樹狀大分子表面功能化策略，如靶向配體修飾或聚乙二醇修飾等降低其細胞毒性，並改善生物利用度和迴圈穩定性的方法。此外，由於單獨的樹狀大分子易被系統快速清除，該綜述文章重點闡述了多種用於提升基因遞送效率的納米製備設計策略，包括納米團簇、核殼結構樹狀大分子、納米凝膠以及樹狀大分子脂質納米顆粒等。該綜述還探討了基於樹狀大分子載體的mRNA療法在基因編輯、癌症治療、抗炎治療及傳染病治療中的應用，並對當前優化這些療法所面臨的挑戰與未來方向進行了簡要討論。

樹狀大分子是一類具有明確層級結構的支化對稱大分子,其以中心核為起點延伸出多重分支結構，形成獨特的樹狀構型。通過逐步合成法（收斂法或發散法）可構建出結構規整、單分散的分子，獲得尺寸與形狀精確可控的產物。該分子內部空腔能夠包載多種藥物，其特徵納米尺度（1-10 nm）使其具備典型納米粒子特性，如高比表面積等；其表面功能基團（如氨基或羥基）既可實現藥物共價偶聯，又支持多功能化修飾，包括抗汙塗層修飾、螢光標記、靶向配體偶聯、抗體結合及酶固定化等（圖1-2）

圖1. 樹狀大分子的結構特徵、可調控表面功能性與藥物負載能力

圖2. PAMAM與賴氨酸樹狀大分子的結構修飾及其對mRNA壓縮、膜融合與質子緩衝能力的增強

經表面修飾的樹狀大分子在基因遞送應用中展現出多重優勢，包括細胞毒性降低、血液迴圈時間延長、靶向特異性增強。儘管部分修飾策略在基因（尤其是mRNA）遞送領域的實際應用尚不廣泛，但其潛在應用價值值得關注。另一方面，單一樹狀大分子因尺寸較小（通常小於20 nm），在體內被快速清除，導致靶點部位積累有限、滯留時間短，且生物利用度較低。為應對這一挑戰，樹狀大分子納米團簇、核-殼結構樹狀大分子、樹狀大分子納米凝膠以及樹狀大分子脂質體納米顆粒等多種納米載體相繼被研發設計。這些納米載體的粒徑通常為20-200 nm，可有效增強滲透與滯留效應，進而促進其在腫瘤或炎症組織中的富集與滲透能力（圖3-5）。此外，這些納米結構的形成常伴隨PAMAM 樹狀大分子表面伯胺基團的消耗，可降低整體Zeta電位。電荷減弱有助於減少非特異性蛋白吸附，延長系統迴圈時間，並在高基因載遞效率與低細胞毒性之間實現更好平衡。進一步結合聚乙二醇化、配體偶聯等表面修飾策略，還能延長納米載體在體內的迴圈時間，增強靶向遞送效能，從而為mRNA等基因藥物的遞送提供一系列具有潛力的技術路徑。

圖3. 樹狀大分子對細胞膜、溶酶體及內質網的細胞毒性作用，以及提升mRNA遞送效率的同時降低其毒性的策略

圖4. G5@G3 PAMAM複合物的製備及其用於增強乳腺癌化學免疫治療的機制

圖5. DNGs的製備與基因治療應用

可電離兩親性“Janus”樹狀大分子（IAJDs）是一類同時包含親水與疏水結構域的不對稱樹狀大分子。將其乙醇溶液直接注入含有mRNA的檸檬酸鹽緩衝液後，IAJDs可自發組裝成囊泡並有效壓縮mRNA。該自組裝過程由多種分子間作用協同驅動，包括疏水作用、親水作用、靜電相互作用以及陽離子-π相互作用（圖6）。IAJDs能顯著促進細胞攝取、提升內涵體逃逸效率，從而整體增強 mRNA的遞送效果，在mRNA藥物開發中表現出重要的應用潛力。

圖6.  多組分LNPs用於mRNA封裝與遞送的示意圖

基於樹狀大分子的mRNA遞送系統已應用於基因編輯、腫瘤治療、抗炎治療和傳染病預防等方面。在用於基因編輯時，體外細胞基因編輯效率超過90%。在腫瘤治療方面，高效遞送p53 mRNA，增強抗腫瘤活性（圖7）。在抗炎方面，遞送多種mRNA治療多種疾病導致的繼發炎症（圖8）。在抗感染方面，遞送抗原mRNA後，可抵抗多種致命病原體侵染，獲得100%的存活率。

圖7. 樹狀大分子納米顆粒遞送p53 mRNA治療HCC

圖8. dLNPs遞送FAH mRNA恢復FAH−/−小鼠肝膽功能

綜上所述，隨著基於結構設計的樹狀大分子基因載體在合成方法、功能構建與應用研究方面不斷取得進展，其已逐漸成為mRNA遞送領域的重要載體。通過表面遮罩、靶向配體修飾及聚乙二醇化等表面工程策略，可有效改善樹狀大分子的細胞毒性並提升mRNA轉染效率。此外，將樹狀大分子構建為不同納米結構（如納米簇、核-殼結構樹狀大分子或納米凝膠）不僅能降低毒性，還可增強組織滲透與滯留效應。通過將樹狀大分子與脂質納米粒等其他材料複合，可整合雙方優勢，實現遞送效率的進一步提升。未來研究需要引入對pH、氧化還原條件、光照或超聲波等環境回應元件，可實現mRNA的可控釋放，進而達成精准的時空遞送。對基於樹狀大分子的mRNA藥物在尺寸、形貌及電荷分佈方面的精確控制，可有效促進其規模化生產及後續臨床應用。

作者簡介

Xianghao Xiao, Yiyang Jia, Mingwu Shen*, Andrij Pich*, and Xiangyang Shi*. Dendrimer-based nanoplatforms for enhanced mRNA delivery: From rational structural design to formulation strategies. Advanced Interventional Materials., 2025

https://doi.org/10.1016/j.advim.2025.100002