张天宇/马竞/崔文国团队开发新型水凝胶微笼，促进慢性伤口愈合，并提高安全性

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Adv Sci：张天宇/马竞/崔文国团队开发新型水凝胶微笼，促进慢性伤口愈合，并提高安全性  o3 w4 F) r) C( Z4 `, M8 n
来源：生物世界 2024-04-11 09:24
+ B4 W+ B7 v# M0 |' G在这项研究中，研究团队开创性地利用临床患者样本，确定了糖尿病伤口渗出液中局部NET特异性标志物水平与糖尿病伤口严重程度之间呈正相关。- t- g8 H: r- p% w  b1 \
复旦大学附属眼耳鼻喉科医院张天宇教授、马竞研究员及上海交通大学医学院附属瑞金医院崔文国研究员等在 Advanced Science 上发表了题为：Innovative Bio-based Hydrogel Microspheres Micro-Cage for Neutrophil Extracellular Traps Scavenging in Diabetic Wound Healing 的研究论文。% \) V  L! F- Q
该研究开发了一种新型清除NET的生物基水凝胶微球“微笼”，称为mPDA-PEI@GelMA，这种独特的“微笼”结构能够以非接触方式清除纳米颗粒和糖尿病伤口表面之间的NET，从而有效减轻糖尿病慢性伤口相关促炎反应，增强伤口愈合过程，还最大限度地减少了生物毒性并确保高生物安全性。0 ?% f8 \; R" C+ Q  X
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中性粒细胞胞外陷阱（NET）形成一个胞外纤维网络，由直径为15-17nm的游离DNA（cfDNA）骨架和直径约为25nm的球形结构域组成。正常调控的NET通过捕获和中和病原微生物，抑制感染相关炎症。在糖尿病伤口的高血糖环境下，中性粒细胞的长期过度活化和失调性凋亡导致对NETosis（中性粒细胞的炎性细胞死亡方式）的易感性增强，促进NET的形成和释放，从而导致糖尿病伤口的愈合延迟。
# v3 k4 a0 Q5 B& l" p之前有研究探索了使用脱氧核糖核酸酶（DNase）破坏NET的方法来治疗糖尿病伤口，该方法已被美国FDA批准用于治疗炎症相关疾病。然而，其临床应用受到显著副作用的阻碍，例如导致NET中被困的细菌的释放。
' u) |' Q* G5 C' D考虑到cfDNA网络是NET的主要结构，使用阳离子纳米颗粒通过强静电相互作用靶向cfDNA网络并清除NET已成为减轻糖尿病慢性伤口失调炎症反应的潜在方法，该方法无需完全降解NET中的DNA骨架，从而降低了释放被困细菌和促进炎症的风险。然而，纳米颗粒能够穿越生物屏障，可能通过循环系统在全身扩散，并与其他组织发生相互作用，从而导致不可预测的临床结果。$ v6 c  L7 t) s6 k9 K3 G( V
在这项研究中，研究团队开创性地利用临床患者样本，确定了糖尿病伤口渗出液中局部NET特异性标志物水平与糖尿病伤口严重程度之间呈正相关。这种相关性进一步加强了将NET作为糖尿病伤口潜在治疗靶点的理由。
6 [$ ?  _! J- T( z! |! H考虑到直接将纳米颗粒应用于慢性伤口治疗的挑战，该研究开发了一种新型NET清除生物基水凝胶微球——“微笼”，命名为mPDA-PEI@GelMA，这是通过将甲基丙烯酰化明胶（GelMA）水凝胶微球与阳离子聚乙烯亚胺（PEI）功能化的介孔聚多巴胺（mPDA）集成而来。
6 ^" k9 |. P6 f' s% XGelMA水凝胶微球以其强大的溶胀能力而闻名，能够积极有效地吸收含有大量NET的伤口渗出液。阳离子mPDA-PEI作为核心组件，装载在微球内部，通过与cfDNA网状结构的强结合亲和力牢固地捕获NET。" e& }1 ^) D; X: L) W$ \% ]

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  \  F4 R5 {# d这种方法实现了纳米材料和伤口之间的非接触式NET清除，最大限度地减少了生物毒性，并确保了高度的生物安全性。重要的是，mPDA-PEI的微米尺寸大小允许其在伤口中延长停留时间和治疗时间。同时，GelMA水凝胶微球的可注射特性使其特别有利于处理复杂的深部和窦道伤口，使其成为治疗慢性伤口的理想生物材料。
- B  d/ o9 X, b1 D# _' t该研究还深入探讨了mPDA-PEI@GelMA与NET-cfDNA的结合亲和力，以及其在减少促炎性中性粒细胞表型和NET生成方面的有效性。研究团队评估了这种方法在糖尿病慢性伤口小鼠模型中的治疗效果，证实了这种纳米颗粒GelMA水凝胶微球作为一种NET清除器“微笼”，可以显著加速慢性伤口的愈合，减轻了伤口相关促炎反应。1 g' v1 t$ A2 {, P2 B5 \
复旦大学肖永强博士后、上海交通大学丁涛博士后及海军军医大学房贺主治医师为该论文共同第一作者。复旦大学附属眼耳鼻喉科医院张天宇教授、马竞研究员及上海交通大学医学院附属瑞金医院崔文国研究员为论文共同通讯作者。  [2 q% G3 F. P6 O! c  `

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