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  中山大學(xué)發(fā)文：可促進(jìn)糖尿病患者傷口愈合的多功能水凝膠
  
  2024-09-25 來源：轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)
  
  9月23日，中山大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在期刊《Advanced Science》上發(fā)表了研究論文，題為“A ROS-Responsive Lipid Nanoparticles Release Multifunctional Hydrogel Based on Microenvironment Regulation Promotes Infected Diabetic Wound Healing”，在這項(xiàng)研究中，研究人員開發(fā)了由SFMA、rCol3MA和脂質(zhì)納米顆粒（LNPs）組成的響應(yīng)ROS的水凝膠。新設(shè)計(jì)的水凝膠系統(tǒng)具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)和良好的生物相容性。此外，抗菌肽（AMP）和普洱茶多酚（PUE）的釋放顯示出顯著的功效，可以有效地清除細(xì)菌、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)并調(diào)節(jié)血管功能。這種多功能水凝膠是一種簡(jiǎn)單而有效的治療慢性糖尿病感染傷口的方法，具有巨大的潛在臨床應(yīng)用價(jià)值。
  
  背景知識(shí)
  
  糖尿病的發(fā)病率每年都在增加，而且越來越年輕化。慢性難愈合傷口是糖尿病的一種常見并發(fā)癥，會(huì)帶來一系列嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)，如延長(zhǎng)住院時(shí)間、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)、感染、壞疽、截肢，甚至死亡。然而，目前的治療方法并未顯著改善這些結(jié)果。因此，迫切需要探索更有效的治療方式，以改善糖尿病患者的慢性傷口愈合情況。
  
  糖尿病患者的慢性難愈合傷口極易受到細(xì)菌感染，導(dǎo)致形成滲出物和生物膜，阻礙傷口愈合過程。慢性傷口的主要特征是炎癥階段的停滯，表現(xiàn)為炎癥因子失衡、細(xì)胞增殖受阻和血管生成障礙。這些表現(xiàn)破壞了傷口微環(huán)境，導(dǎo)致活性氧物種（ROS）的積累，而過量的ROS會(huì)加劇異常愈合途徑。因此，通過抑制炎癥反應(yīng)、誘導(dǎo)血管生成和消除細(xì)菌感染來改善傷口微環(huán)境，對(duì)于治療慢性糖尿病傷口至關(guān)重要。然而，當(dāng)前的主要臨床治療策略仍然依賴于單一靶點(diǎn)方法，這可能既昂貴又無效。因此，需要一種多功能且高效的治療方法來解決實(shí)際的臨床問題。近年來，多功能水凝膠因其具有抗炎、抗菌、止血、刺激反應(yīng)和藥物遞送等功能而備受關(guān)注。由于其獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)和吸水特性，水凝膠在傷口愈合應(yīng)用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其良好的滲透性有助于吸收傷口滲出物，保持濕潤(rùn)環(huán)境，控制藥物釋放，終促進(jìn)傷口愈合。因此，慢性糖尿病傷口治療的研究重點(diǎn)是開發(fā)一種裝載有效藥物的多功能水凝膠。
  
  多功能水凝膠在體內(nèi)的抗菌性能、抗炎性能和血管化能力
  
  慢性創(chuàng)傷性傷口的微環(huán)境主要表現(xiàn)為細(xì)菌感染、炎癥紊亂、細(xì)胞增殖抑制和血管生成紊亂等。為了驗(yàn)證SFMA/rColMA/LNP@AMP@PUE水凝膠是否可以通過調(diào)節(jié)傷口微環(huán)境促進(jìn)傷口愈合，研究人員進(jìn)行了以下測(cè)試。
  
  研究人員進(jìn)一步通過收集治療三天后傷口部位的細(xì)菌來評(píng)估制備的水凝膠的抗菌性能，以評(píng)估傷口部位的細(xì)菌數(shù)量。分析顯示，與使用其他組分的傷口相比，使用裝載AMP的水凝膠的傷口顯示出顯著降低的菌落形成。此外，僅裝載PUE的水凝膠也顯示出一定的抗菌效果，而SFMA/rColMA/LNP@AMP@PUE水凝膠顯示出較高的抗菌效果。這些發(fā)現(xiàn)表明，裝載有AMP的水凝膠具有很高的殺菌活性，而PUE的共載入會(huì)增強(qiáng)其體內(nèi)細(xì)菌消除的效能。這個(gè)結(jié)果進(jìn)一步證明了該水凝膠的抗微生物特性。
  
  體內(nèi)水凝膠的抗微生物能力和微環(huán)境調(diào)節(jié)能力的評(píng)價(jià)
  
  為了進(jìn)一步評(píng)估傷口微環(huán)境的變化，研究人員選擇第7天的傷口組織進(jìn)行免疫熒光染色，以便進(jìn)行評(píng)估。Ki-67免疫染色顯示，在使用SFMA/rColMA/LNP@AMP@PUE水凝膠治療后，整體傷口增殖顯著增加。此外，使用SFMA/rColMA/LNP@AMP@PUE水凝膠治療后，與對(duì)照組相比，與細(xì)胞凋亡相關(guān)的蛋白caspase-3的表達(dá)顯著降低。半胱氨酸蛋白酶caspase-3在細(xì)胞凋亡過程中起著至關(guān)重要的作用，在胚胎發(fā)育和維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)方面通過降解特定的蛋白質(zhì)而發(fā)揮作用。總之，SFMA/rColMA/LNP@AMP@PUE水凝膠的干預(yù)積極地激活了感染性糖尿病患者傷口內(nèi)細(xì)胞的活力。
  
  從炎癥期向增殖期的轉(zhuǎn)變是傷口愈合過程中的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)節(jié)點(diǎn)，慢性糖尿病傷口中顯著的特征之一就是持續(xù)的炎癥。通過檢測(cè)免疫細(xì)胞標(biāo)記物，研究人員觀察到SFMA/rColMA/LNP@AMP@PUE水凝膠組有顯著的MPO+標(biāo)記的中性粒細(xì)胞和CD68+標(biāo)記的巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)。此外，還觀察到抗炎相關(guān)因子IL4和TGFβ1的表達(dá)顯著上調(diào)，而促炎相關(guān)因子IFN-γ和TNF-α的表達(dá)顯著下調(diào)。與對(duì)照組相比，SFMA/rColMA/LNP@AMP@PUE水凝膠能夠積極協(xié)調(diào)傷口的免疫狀態(tài)，有效減輕炎癥反應(yīng)，顯著促進(jìn)細(xì)胞表型向抗炎和促愈合狀態(tài)轉(zhuǎn)變，在與其他治療組的比較中顯示出顯著的優(yōu)勢(shì)。
  
  局部血管系統(tǒng)在向傷口供應(yīng)氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)和促進(jìn)傷口再生所必需的關(guān)鍵生長(zhǎng)因子方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，缺血性傷口的血管生成不足是一種常見的現(xiàn)象，這凸顯了組織修復(fù)過程中血管再生的重要性。為了評(píng)估水凝膠的血管化潛力，研究人員評(píng)估了與血管生成相關(guān)的兩個(gè)已確立的標(biāo)志物CD31和VEGF的表達(dá)水平。研究顯示，與對(duì)照組和Aquacel Ag組相比，SFMA/rColMA/LNP@AMP@PUE水凝膠在應(yīng)用后第7天，VEGF和CD31的表達(dá)顯著增加。
  
  綜上所述，SFMA/rColMA/LNP@AMP@PUE水凝膠在消除細(xì)菌感染、刺激傷口活性和抑制炎癥反應(yīng)的同時(shí)明顯增強(qiáng)了新生血管。結(jié)果表明，該水凝膠對(duì)創(chuàng)面微環(huán)境的調(diào)控作用較單純水凝膠或單載藥水凝膠更為積極，體現(xiàn)了控釋系統(tǒng)與多種藥物結(jié)合形成的高效能生物敷料的優(yōu)勢(shì)，可顯著提高組織再生的治療效果。
  
  研究小結(jié)
  
  在本研究中，研究人員開發(fā)了一種新型多功能水凝膠，它可以作為傷口敷料，通過減輕細(xì)菌感染、減輕氧化應(yīng)激和炎癥、促進(jìn)膠原沉積和血管生成來加快慢性糖尿病傷口的愈合過程。開發(fā)這種多功能水凝膠將有助于通過促進(jìn)糖尿病創(chuàng)面快速愈合來改善患者結(jié)局和質(zhì)量。此外，考慮到臨床實(shí)踐中還有其他類型的慢性不愈合創(chuàng)面，這種新型水凝膠也具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用潛力。綜上所述，這些結(jié)果表明，多功能SFMA/rColMA/LNP@AMP@PUE水凝膠作為調(diào)節(jié)糖尿病傷口微環(huán)境的策略具有很大的前景，并可能為刺激反應(yīng)性傷口敷料的進(jìn)一步發(fā)展鋪平道路。
  
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