动态相适应调节水凝胶:促进超快速抗纤维化伤口愈合的新希望

时间:2025年4月21日
来源:Nature Communications

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慢性伤口难以有效愈合且易留疤,为解决此问题,研究人员开展了动态相适应调节水凝胶(F/R gel)用于慢性感染伤口修复的研究。结果显示 F/R gel 可促进伤口快速愈合、抑制疤痕形成。该研究为伤口修复提供了新策略。

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在医疗领域,慢性伤口的治疗一直是个棘手难题。随着全球人口老龄化和糖尿病患病率上升,慢性伤口患者数量不断增加。慢性伤口难以自愈,常伴有感染、炎症,还会形成恶性循环阻碍组织再生,而且伤口愈合后留疤问题也严重影响患者生活质量。目前的治疗手段难以同时解决伤口快速愈合和抑制疤痕形成这两个关键问题。
为攻克这些难题,温州医科大学附属第一医院、温州医科大学药学院等机构的研究人员开展了相关研究。他们构建了一种具有相适应调节功能的动态席夫碱交联水凝胶(F/R gel),并进行了一系列实验。该研究成果发表在《Nature Communications》上。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:通过合成与表征技术制备并分析了 εPL - CeOv、F/R MCs 和 F/R gel;运用多种检测实验评估其抗菌、抗氧化、抗炎症等活性;建立小鼠和兔子的伤口模型,进行体内实验观察伤口愈合和疤痕形成情况;借助细胞分选(FACS)和转录组测序分析潜在机制。

研究结果如下:

  • 制备与表征:F/R gel 通过阳离子多肽(ε - 聚赖氨酸,εPL)和醛基化透明质酸(HA - CHO)的席夫碱反应制备而成,具有良好的粘附性、自愈合性和分级释药特性。在不同环境下,F/R gel 能按预期释放不同成分,如在中性 PBS 中,εPL - CeOv先释放,之后 bFGF 和 siRNA 逐渐释放;在酸性环境中,药物释放更快12
  • 抗菌和抗生物膜活性:以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)为模型菌株研究发现,F/R gel 对浮游细菌有显著杀伤作用,对革兰氏阴性和阳性细菌的抑制率均较高,对 MRSA 的消除率接近 95%。同时,F/R gel 抑制生物膜形成和破坏成熟生物膜的能力也很强,效果优于临床常用的广谱抗生素环丙沙星(CIP)34
  • 抗氧化和抗炎活性:F/R gel 中的主要成分 εPL - CeOv能有效清除多种活性氧(ROS),如过氧化氢(H2O2)、羟基自由基(・OH)等,且清除效率呈浓度依赖性。在细胞实验中,F/R gel 可降低细胞内 ROS 水平,保护细胞免受损伤,还能抑制巨噬细胞向促炎的 M1 型极化56
  • 生物相容性评估:F/R gel 具有良好的生物相容性,其溶血率接近 0%,与多种细胞共培养不影响细胞存活,皮下移植后也未引起明显炎症反应,血液指标均在正常范围内7
  • 体内实验:在小鼠 MRSA 感染慢性伤口模型中,F/R gel 显著加速伤口愈合,伤口闭合时间缩短约 6 - 7 天,且愈合质量高,形成的疤痕少,新生皮肤接近正常皮肤,有毛发毛囊和皮脂腺形成,胶原沉积更成熟有序。在兔子耳伤口模型中,F/R gel 同样促进伤口愈合,有效减轻了增生性疤痕的形成,其再生组织的表皮厚度、颜色和弹性都与正常皮肤相似89
  • 机制研究:通过 FACS 和转录组测序分析发现,F/R gel 可调节成纤维细胞亚型比例,减少促纤维化的网状成纤维细胞,增加抗纤维化的脂肪成纤维细胞。同时,F/R gel 还影响了与伤口愈合相关的多个基因表达,如上调促进血管再生、肌肉再生和毛囊发育的基因,下调与纤维化疤痕形成相关的基因1011

研究结论表明,F/R gel 通过分级释放功能活性成分,实现了对伤口愈合过程的程序化调节,可有效促进慢性感染伤口的快速愈合,并抑制疤痕形成。该研究为治疗慢性伤口提供了一种创新策略,有望在未来伤口管理中发挥重要作用。不过目前慢性伤口的临床治疗手段依然有限,F/R gel 的研究为该领域带来了新的希望和方向,其在临床应用中的进一步研究和开发值得期待。

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