一种全天然的具有免疫调节能力的生物黏附水凝胶通过调节巨噬细胞异质性促进血管生成和糖尿病伤口愈合的工作被Advanced Science录用

发布时间:2023年03月06日

随着老龄化和肥胖人口的增加,糖尿病的发病率逐年上升,糖尿病伤口的治疗已成为全球医疗体系的一大挑战。伤口愈合过程主要分为四个阶段:止血、炎症、增殖和重塑。巨噬细胞具有高度的异质性,表现出多样化的功能和表型。它可以分为促炎性巨噬细胞(M1)和抗炎性巨噬细胞(M2)。在糖尿病伤口中,特殊的高糖环境破坏了伤口愈合的生理级联反应,使巨噬细胞从促炎(M1)到抗炎(M2)表型的极化变得非常困难,从而产生了一系列并发症。因此,具有巨噬细胞异质性调节功能的敷料在促进糖尿病伤口愈合的临床应用中具有很大前景。

近年来,水凝胶因其类细胞外基质(ECM)的结构、良好的生物相容性和长期保持伤口湿润的能力,已成为研究最广泛的伤口敷料。用水凝胶调节巨噬细胞极化的策略可分为两类。一类是利用水凝胶传递细胞、生长因子、基因等免疫调节活性物质来调节巨噬细胞极化。另一类是依靠水凝胶本身的特性,通过水凝胶材料与细胞之间的作用以调节巨噬细胞的极化。但这些策略存在成本高、生产复杂和免疫调节能力不足等问题。

本工作中,我们使用明胶作为水凝胶的基体,通过光引发甲基丙烯酸酐改性明胶共价交联以提高水凝胶的强度。明胶中具有丰富的胺基和羧基以及疏水片段,能够提高敷料的生物粘附性。更重要的是,明胶基水凝胶可以和巨噬细胞膜表面的整合素α2β1作用从而促进巨噬细胞的抗炎转换。在此基础上通过醛基与明胶的胺基发生席夫碱反应,引入了一种来自丹参的天然成分原儿茶醛。原儿茶醛具有良好的抗炎和抗菌效果;此外,原儿茶醛含有儿茶酚基,因此具有清除ROS的能力。在明胶和原儿茶醛的协同作用下,水凝胶表现出很强的生物粘附性,其粘附猪皮后剪切强度和界面韧性分别高达71.93 kPa172.66 J/m2。水凝胶敷料可以物理性地封闭伤口,减少外部感染,而原儿茶醛的引入使水凝胶具有本征的化学抗菌作用和清除ROS的能力,从而减轻炎症,促进伤口中促炎巨噬细胞极化为抗炎表型。水凝胶的免疫调节作用,使得促炎趋化因子IL-1β和肿瘤坏死因子TNF-α的表达下调,并且上调趋化生长因子TGF-β和成血管生长因子VEGF,从而促进细胞的增殖、迁移和血管的生成。

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Ya-Jun Fu, Yi-Feng Shi, Li-Ya Wang, Yi-Fan Zhao, Rao-Kaijuan Wang, Kai Li, Shu-Ting Zhang, Xiang-Jun Zha, Wei Wang, Xing Zhao*, and Wei Yang*, All-natural immunomodulatory bioadhesive hydrogel promotes angiogenesis and diabetic wound healing by regulating macrophage heterogeneity, Advanced Science, 2023, 2206771. 录用时间:2023214

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202206771