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《Biomaterials》：一種新型快速促進(jìn)創(chuàng)口愈合的生物材料！

2021.01.23

編輯推薦：本文以乙二醇-殼聚糖和新型可生物降解的席夫堿交聯(lián)劑雙功能聚氨酯（DF-PU）為原料，制備了功能性、抗菌性的水凝膠和凍膠生物材料。生物材料、干細(xì)胞和針灸聯(lián)合治療的策略揭示了加速組織再生的新途徑。

意外創(chuàng)傷、腫瘤手術(shù)和糖尿病引起的慢性創(chuàng)傷是嚴(yán)重的臨床問(wèn)題。慢性傷口由于血液循環(huán)不暢，導(dǎo)致氧氣和營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足，成纖維細(xì)胞增殖能力低下，膠原生成減少，難以愈合。此外，活化巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)可以延長(zhǎng)炎癥環(huán)境下慢性傷口的炎癥時(shí)間，產(chǎn)生IL-1β和TNF-α等促炎細(xì)胞因子。此外，動(dòng)物、糖尿病患者或慢性創(chuàng)傷患者的間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)均有缺陷和。健康的功能性間充質(zhì)干細(xì)胞可以克服這一缺陷，實(shí)現(xiàn)慢性創(chuàng)面的愈合。

國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)Tsung-Kai Wen等人提出了一種基于冷凍凝膠/水凝膠傷口敷料、ADAS和針灸，聯(lián)合治療大鼠糖尿病皮膚模型慢性傷口愈合的方法，并從免疫調(diào)節(jié)、組織學(xué)和生理學(xué)的角度探討聯(lián)合治療對(duì)慢性傷口的潛在協(xié)同效應(yīng)。相關(guān)論文以題為“Cryogel/hydrogel biomaterials and acupuncture combined to promote diabetic skin wound healing through immunomodulation”發(fā)表在生物材料頂刊Biomaterials上。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120608

研究表明，冷凍凝膠/水凝膠生物材料應(yīng)用于糖尿病皮膚傷口，通過(guò)增加M2巨噬細(xì)胞的數(shù)量比例，證實(shí)了滲出物吸收、抗菌活性和免疫調(diào)節(jié)的功能作用。應(yīng)用ADAS種子生物材料配合針灸可提高動(dòng)物體表溫度，促進(jìn)創(chuàng)面愈合。通過(guò)ADAS植入的生物材料促進(jìn)大量真皮的再生、血管生成和顆粒組織的形成，促進(jìn)創(chuàng)面愈合。基于這些結(jié)果，干細(xì)胞、生物材料和針灸的聯(lián)合治療為慢性傷口再生提供了一種有前景的治療策略。

水分散體中的DF-PU交聯(lián)劑通過(guò)綠色的合成步驟合成（圖1A）。DF-PU的平均流體力學(xué)直徑（Dh）為44.3±7nm。DF-PU的表面zeta電位（ζ）為-50.91±0.9mv。這些數(shù)據(jù)表明DF-PU在水中穩(wěn)定懸浮。凝膠滲透色譜法測(cè)得DF-PU的分子量（mw）約為40kda，多分散指數(shù)（PDI）為1.72。將水溶性乙二醇?xì)ぞ厶桥cDF-PU，在室溫下混合以形成水凝膠并且在-20℃下冷凍過(guò)夜以形成冷凍凝膠，如圖1B所示。

圖1 材料的制備和合成工藝。(A)DF-PU交聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)及合成步驟。(B)形成水凝膠和冷凝膠過(guò)程的示意圖。

針灸對(duì)體表體溫的影響在圖2中進(jìn)行了評(píng)估和展示。在創(chuàng)面愈合的前2天和后4天的增殖期，所有動(dòng)物的體表溫度均有較大差異。圖2A顯示了動(dòng)物在不同時(shí)間間隔的熱成像。第一天動(dòng)物全身背側(cè)皮瓣針灸前平均溫度約為30.2±0.7℃。2天后，整個(gè)背側(cè)皮瓣針灸前測(cè)得的平均溫度升高到33.0±0.5℃，4天后回落到31.7±0.8℃。同時(shí)，術(shù)后創(chuàng)面平均溫度為28.3±0.2℃，2天后升高至30.4±0.9℃，4天后維持在30.3±0.8℃。由于全層帶微血管組織的皮膚被切除，創(chuàng)面及創(chuàng)面周?chē)鷾囟容^背側(cè)皮瓣整體低。

圖2 這些動(dòng)物的熱成像。(A)不同天數(shù)動(dòng)物背側(cè)溫度的熱圖像。比例尺:2厘米。(B)針灸與非針灸動(dòng)物不同天數(shù)的溫差比(TDR %)比較。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)傷口愈合率結(jié)果如圖3所示。傷口周?chē)ㄎ坏拇_切位置如圖3A所示。

圖3 用糖尿病大鼠皮膚創(chuàng)面模型評(píng)價(jià)創(chuàng)面的慢性愈合。(A)傷口周?chē)ㄎ坏奈恢谩?/span>(B) 0、2、4、6、8天不同組手術(shù)后創(chuàng)面及治療后創(chuàng)面圖像。比例尺:1厘米。(C)在指定時(shí)間點(diǎn)計(jì)算的創(chuàng)面面積。

圖4中恢復(fù)的皮膚切片的組織學(xué)顯示治療后真皮和表皮的典型形態(tài)。8天后，各治療組皮膚修復(fù)，肉芽組織可見(jiàn)且較厚，如圖4A所示。

圖4 8天后對(duì)再生創(chuàng)面組織進(jìn)行組織學(xué)檢查。（A）H&E染色和Masson三色染色傷口組織的組織學(xué)。紅色箭頭表示未修復(fù)傷口的邊界，值表示兩個(gè)邊界的距離（間隙距離）。比例尺：1 mm。（B） CD31⁺細(xì)胞免疫組化染色。紅色箭頭表示存在微血管。比例尺：50μm。（C，D）組織切片的定量分析，（C）微血管的平均數(shù)量和（D）不同處理傷口獲得的肉芽組織的平均厚度。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，n=5。各組間*p<0.05。

總的來(lái)說(shuō)，本文提出了一種新型冷凍凝膠/水凝膠生物材料，并成功應(yīng)用于創(chuàng)面愈合治療。該研究為慢性傷口再生提供了一種極具前景的治療方法。（文： 8 Mile）

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