摘要目的·构建可原位诱导低氧的互穿网络水凝胶(HMGL),探究其促进髓核细胞(nucleus pulposus cells,NPC)分泌细胞外基质的效果,并评估其应用于椎间盘退变治疗的可行性.方法·通过两步聚合法制备可长期原位诱导低氧的HMGL.分别构建漆酶浓度为5、10 U/mL的低氧水凝胶,即HMGL-5和HMGL-10;甲基丙烯酰化透明质酸(hyaluronic acid methacryloyl,HAMA)水凝胶作为对照组.采用核磁共振氢谱(1H nuclear magnetic resonance spectra,1H NMR)和傅立叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)验证HAMA和接枝香草醛的明胶(geln-van,GelVA)的分子结构.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察水凝胶的微观结构,采用旋转流变仪和动态热机械分析仪(dynamic mechanical analyzer,DMA)测试水凝胶的力学性能,采用耗氧荧光探针检测水凝胶的诱导低氧行为.通过细胞活/死染色和细胞计数试剂盒8(cell counting kit 8,CCK-8)检测水凝胶的生物活性,通过免疫荧光染色检测NPC中缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)和Ⅱ型胶原蛋白(type Ⅱ collagen,Col Ⅱ)的表达.建立大鼠椎间盘退变模型,将负载NPC的水凝胶分别注射到退变椎间盘中评估其修复效果.通过X射线和磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)检测椎间盘高度和椎间盘含水量变化,通过组织学染色检测椎间盘结构完整性和蛋白聚糖水平.结果·结构表征证明材料成功制备.SEM观察显示3种水凝胶均具有疏松多孔的结构,且水凝胶的弹性模量随着孔径减小而增大.低氧测试结果显示HMGL-10水凝胶诱导低氧的能力最强.体外实验结果显示3种水凝胶均具有良好的生物相容性.相对于HAMA水凝胶,HMGL-10水凝胶中NPC的HIF-1α被显著激活.HMGL-10水凝胶组的HIF-1α和ColⅡ表达水平是HAMA水凝胶组的3.38和4.15倍.体内实验结果显示,低氧水凝胶组的椎间盘结构完整性、高度和含水量均优于其他治疗组.结论·在原位诱导缺氧作用下,低氧水凝胶有效激活HIF-1α以促进细胞外基质分泌,并显示出最有效的椎间盘再生作用.