脊髓损伤作为中枢神经系统的严重损伤，以长期躯体感觉功能障碍与持续性运动功能缺损为典型特征。流行病学监测数据显示，全球脊髓损伤发病率为每10万人年10.5例，每年新增病例约80万例，给家庭经济与医疗体系带来沉重负担。

脊髓损伤会引发一系列病理生理级联反应，主要分为两个阶段：首先是原发性机械损伤，即直接的结构破坏，随后为继发性损伤，即延迟出现的生化与细胞层面病变。初始创伤会导致脊髓微血管结构受损或痉挛性收缩，引发局部缺血缺氧环境。这种缺氧微环境会促使活性氧病理性过量生成，进而通过诱导神经元凋亡产生直接神经毒性，并通过促进巨噬细胞向M1型极化产生间接神经毒性，后者以促炎细胞因子过量分泌为特征。

这种自我持续恶化的循环是神经功能进行性恶化的主要原因。甲泼尼龙是急性脊髓损伤治疗中主要的抗炎药物，但其大剂量冲击疗法的临床应用价值因治疗效果不稳定而存在争议。这一治疗困境推动了兼具良好生物安全性、可高效清除活性氧的新型抗氧化纳米材料的研发，这类材料已成为神经创伤转化研究中的重要方向。

碳点是一类粒径小于10纳米的零维碳基纳米材料，凭借可精准调控的抗氧化活性、优异的生物相容性以及多样化的表面功能化潜力，在医学领域展现出重大应用前景。碳点可通过电子转移与自由基中和两种途径实现双重活性氧清除。目前碳点的合成方法多依赖过渡金属离子掺杂以提升其类酶活性。

然而，这类金属掺杂体系存在固有风险，尤其是可能通过芬顿反应加剧氧化应激。此外，金属离子在神经组织中的蓄积还可能引发剂量依赖性神经毒性。这些关键缺陷严重阻碍了碳点类药物在脊髓损伤治疗中的临床转化。因此，开发兼具高抗氧化能力的无金属碳点已成为亟待解决的治疗重点。

为解决这一问题，可通过调控前驱体对碳点结构进行定制，使其表面携带特定官能团。这种化学修饰可增加羟基、羧基与羰基的密度，进而提升碳点的类超氧化物歧化酶活性。

图1D-CDs@QP水凝胶的制备过程及其脊髓损伤修复机制示意图（摘自ACS Nano）

尽管碳点的纳米尺寸使其能够有效穿透血脊髓屏障，并在全身给药后富集于损伤部位，但如何在病理微环境中实现治疗药物的长效滞留仍是关键难题。近年来，水凝胶作为一类高含水量、具有多孔结构与可调力学性能的三维网状材料，在局部药物递送领域受到广泛关注。

然而，传统共价交联水凝胶因具有不可逆共价键构成的静态网络结构而存在固有缺陷。这种结构限制使其无法动态重构，难以精准适配脊髓损伤区域的不规则形貌，导致载药位点与受损组织的空间匹配度不足，显著降低递送效率。

相比之下，基于主客体相互作用或氢键介导动态交联网络的新型动态水凝胶具备显著优势，包括高度模拟天然细胞外基质、自修复性能与可注射性等。但碳点本身水溶性极高，加之水凝胶的动态交联特性，可能引发药物突释效应，难以实现活性氧清除与组织再生之间的时空协同。

季铵化壳聚糖是一种阳离子多糖，兼具抗菌性、生物可降解性与生物安全性等多种优良特性。此外，季铵化壳聚糖的游离氨基可通过与含醛基交联剂发生希夫碱反应，形成可注射、自适应的动态水凝胶。该水凝胶表面带正电荷，可通过静电相互作用高效负载带负电的碳点，从而构建负载碳点的复合水凝胶体系，提升局部缓释能力。

为克服上述局限，该研究构建了一种将无金属碳点与壳聚糖基动态希夫碱水凝胶相结合的协同治疗体系。以2,5-二羟基对苯二甲酸与邻苯二酚为前驱体，采用一步水热法合成碳点。通过在碳点表面富集酚羟基与羧基，显著提升了其活性氧清除能力。随后，基于季铵化壳聚糖与苯甲醛接枝聚乙二醇之间的希夫碱键构建动态水凝胶，借助多重非共价相互作用实现碳点的高效负载与可控释放。

体外实验表明，该碳点可被细胞高效摄取，清除过量活性氧，并在氧化应激条件下调控巨噬细胞极化。同时，该水凝胶在小鼠脊髓损伤模型中展现出显著的治疗效果。该研究通过系统开展体内外治疗潜力与作用机制评价，为脊髓精准修复提供了一种创新策略。

参考消息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c13627