糖尿病伤口愈合的有效管理仍然是一项重大的临床挑战，主要归因于持续存在的炎症微环境以及缺乏促进组织再生的有效持续药物递送策略。这种病理性停滞日益被归因于Z-DNA结合蛋白1（ZBP1）的过度激活，ZBP1是一种关键的先天免疫传感器，在高血糖条件下触发促炎级联反应。在这项研究中，研究人员开发了一种适应性共价有机框架–水凝胶微针（ISL@bCOF-MNs），用于葡萄糖响应性递送异甘草素（ISL）。该系统利用硼-氧键将小分子药物ISL与共价有机框架共轭结合，并整合到由仿生界面键合纳米复合水凝胶组成的微针中，该水凝胶具有高透皮渗透性，可实现深层真皮药物递送。体外实验表明，ISL@bCOF纳米药物在高血糖条件下动态释放ISL，从而通过靶向ZBP1抑制炎症并清除活性氧（ROS）。体内研究证实，基于微针的透皮递送系统能有效调节炎症并促进糖尿病小鼠模型的全层伤口愈合。这项工作阐明了ISL通过靶向ZBP1来纠正炎症微环境并利用先进生物材料增强胶原组织再生的潜在机制，为糖尿病伤口的临床管理提供了一种有前景的转化策略。
**论文解读：适应性共价有机框架-水凝胶微针用于糖尿病伤口治疗中葡萄糖响应性异甘草素递送**
**研究背景与问题**
糖尿病伤口愈合障碍是糖尿病管理中的重大临床挑战，常导致持续性不愈合伤口、感染相关后遗症乃至截肢。伤口愈合原本是一个止血、炎症、新组织形成和组织重塑的时序过程，但糖尿病伤口愈合因早期持续延长的炎症反应而受阻，导致在恶劣微环境下难以完成后期皮肤重塑。这种病理性停滞由顽固性高血糖微环境驱动，其特征包括先天免疫感知过度激活、活性氧（ROS）过量产生以及巨噬细胞从促炎表型向促愈表型转化失败。因此，恢复伤口微环境稳态以促进组织再生仍是首要临床目标。
糖尿病伤口中持续存在的炎症停滞日益被归因于Z-DNA结合蛋白1（ZBP1）的过度激活——一种关键的先天免疫传感器。在高血糖微环境中，异常的Z-RNA积累触发ZBP1介导的促炎级联反应，有效阻断向组织再生的转变。因此，靶向ZBP1的免疫调节是纠正这种功能障碍微环境的变革性策略。传统中药（TCM）单体提供了丰富的潜在ZBP1调节剂库，但其合理识别仍具挑战。利用人工智能（AI）进行大规模虚拟筛选可革新传统药物发现过程。本研究整合AI驱动发现与生化验证，以识别高亲和力TCM单体，弥合先进计算筛选与慢性糖尿病伤口精准免疫治疗之间的差距。
**研究内容与主要结论**
研究人员开发了一种适应性、葡萄糖响应的纳米药物-微针系统（ISL@bCOF-MNs），旨在打破ZBP1介导的炎症僵局并加速糖尿病伤口再生。通过RNA测序（RNA-seq）筛选发现ZBP1参与激活早期炎症反应；受AI驱动药物发现启发，筛选出小分子TCM单体异甘草素（ISL），因其与ZBP1的高亲和力及有效的抗炎和抗氧化功能。为改变病理微环境，开发了结合硼-氧（B─O）键连接ISL和共价有机框架（COF）的新型纳米药物递送系统（ISL@bCOF），动态响应高葡萄糖微环境，通过靶向ZBP1抑制炎症反应并清除ROS。此外，具有高透皮渗透性的坚固微针实现了纳米药物封装和智能响应递送。体内实验证明，基于微针的纳米药物透皮递送策略能有效调节炎症反应，促进糖尿病小鼠模型的全层伤口愈合。该工作提供了一种复杂的转化策略，整合了AI启发的药物选择与先进材料科学，以应对糖尿病伤口管理的多方面挑战。论文发表在《Advanced Healthcare Materials》。
**主要关键技术方法**
研究人员采用溶剂辅助后合成修饰方法构建COF纳米载体，通过转酯反应形成B─O键连接ISL与COF（ISL@bCOF）。利用仿生界面键合纳米复合（BIN）水凝胶（PEGNB/HAMA体系）结合光触发自由基偶联反应制备微针（ISL@bCOF-MNs）。体外实验使用脂多糖（LPS）诱导的RAW264.7巨噬细胞炎症模型，通过RNA-seq、分子对接（AutoDock）、表面等离子共振（SPR）分析结合亲和力。体内研究采用db/db小鼠（C57BL/6J背景）全层皮肤创伤模型，通过组织学和免疫荧光染色评估愈合效果。
**研究结果**
**2.1 AI驱动的药物扫描与生物学功能评估**
通过RNA-seq分析LPS诱导的巨噬细胞，发现ZBP1显著差异表达（log2FC=3.96）。AI驱动的虚拟筛选从TCM单体库中识别出10种候选物，综合结合能、氢键、细胞相容性、抗炎和抗氧化能力评估，选定ISL作为最优候选。
**2.2 ISL@bCOF纳米药物的合成与表征**
成功合成ISL@bCOF纳米颗粒，SEM显示珊瑚状多孔结构，HRTEM确认晶格条纹（d=0.25 nm）。ATR-FTIR证实B─O─C键形成，TGA显示载药量约30%。氮吸附表明比表面积从131.6 m²/g降至12.5 m²/g，证实孔填充。在50 µm葡萄糖溶液中，ISL释放速率显著高于PBS，证明葡萄糖响应性。
**2.3 ISL@bCOF-MNs贴片的制备与表征**
通过光固化制备PEGNB/HAMA微针，cryo-SEM显示整齐的尖锐结构。力学测试显示PEGNB/HAMA水凝胶抗拉强度约4.2 MPa，抗压强度约5 MPa，杨氏模量比HAMA高6倍。不同葡萄糖浓度下的释放实验证实高糖（10、15 mM）促进ISL释放。ICG标记的微针在猪皮中显示持续5天的透皮荧光信号。
**2.4 ISL@bCOF纳米药物的免疫调节机制涉及靶向ZBP1**
RNA-seq分析LPS+ISL@bCOF处理组，鉴定出52个差异表达基因；GO和KEGG富集显示炎症相关通路受调控；GSEA分析指出ISL@bCOF抑制ZBP1表达。PPI网络显示ZBP1与IL-1β、IL-1α形成调控轴。分子对接和SPR实验证实ISL与ZBP1直接结合，KD=24.1 µm。
**2.5 ZBP1调控炎症免疫微环境的体外验证**
CCK-8显示ISL@bCOF安全性优于ISL（有效浓度12 µm）。流式细胞术表明ISL@bCOF促进M2（CD206⁺）极化，抑制M1（CD86⁺）；添加ZBP1激活剂削弱该效应，而添加CsA（ZBP1抑制剂）增强效应。DCFH-DA探针显示ISL@bCOF具有ROS清除能力。qRT-PCR和Western blot证实ISL@bCOF下调IL-1β、IL-6、ZBP1，上调IL-10，且该作用依赖ZBP1。
**2.6 微针对糖尿病伤口的体内治疗效果**
在db/db小鼠全层伤口模型中，ISL@bCOF-MNs组在第14天结痂完全脱落，伤口愈合率显著高于其他组。H&E染色显示ISL@bCOF-MNs组具有更复杂的再上皮化结构；Masson三色染色显示丰富的胶原沉积；Sirius Red染色及偏振光分析显示ISL@bCOF-MNs组胶原纤维排列整齐且比例协调（类型I/III）。去耦合实验（ISL@MNs组）证实bCOF载体对持续释放和高质量再生至关重要。
**2.7 炎症与组织重塑**
免疫荧光染色显示ISL@bCOF-MNs组在第16天CD31（血管）和Ki67（增殖）阳性率最高。第3天和第7天CD86（M1）、CD206（M2）染色表明ISL@bCOF-MNs组促炎巨噬细胞比例最低、抗炎表型比例最高，且效果优于单纯ISL@bCOF组。透皮递送系统实现了深层和持续的药物作用。
**总结与讨论部分**
本研究提出了一种新颖的ZBP1靶向免疫治疗策略用于慢性伤口愈合。通过AI驱动TCM单体筛选，识别ISL为有效ZBP1靶向剂，加速精准药物发现。开发基于COF的智能葡萄糖响应纳米药物（ISL@bCOF），确保靶向抗炎和抗氧化效果并降低生物安全风险。此外，BIN水凝胶微针提供高效透皮渗透和物理屏障，增强恶劣伤口微环境中的药物递送。在糖尿病小鼠模型中验证，该方法突显了ZBP1在早期免疫调节中对后续组织重塑的关键作用。尽管仍面临大动物试验和标准化生产等挑战，但这些进展推动了AI辅助纳米材料免疫疗法，为炎症相关再生修复提供了多功能平台，并为慢性伤口管理的临床转化铺平了道路。
**翻译研究结论部分**：
本研究提出了一种新颖的ZBP1靶向免疫治疗策略用于慢性伤口愈合，通过以下创新组件应对关键挑战。通过建立AI驱动的TCM单体筛选方法，ISL被确定为有效的ZBP1靶向剂，加速了精准药物发现。开发基于COF的纳米药物（ISL@bCOF），具有智能葡萄糖响应递送特性，确保靶向抗炎和抗氧化效果，同时降低生物安全风险。此外，BIN水凝胶微针提供高效透皮渗透和物理屏障，增强恶劣伤口微环境中的药物递送。在糖尿病小鼠模型中验证，该方法突显了ZBP1在早期免疫调节中对后续组织重塑的关键作用。尽管仍面临大动物试验和标准化生产等挑战，但这些结果推动了AI辅助纳米材料免疫疗法，为炎症相关再生修复提供了多功能平台，并为慢性伤口管理的临床转化铺平了道路。
