糖尿病已成為累及全球約10%人口的慢性代謝病,其持續(xù)高血糖可造成傷口長(zhǎng)期缺氧、高 ROS 與炎癥,使創(chuàng)面停留于慢性炎癥期,感染、耐藥菌膜及組織壞死頻發(fā),傳統(tǒng)清創(chuàng)-抗生素-負(fù)壓治療難以兼顧感染控制與炎癥調(diào)節(jié),急需可智能響應(yīng)傷口微環(huán)境并協(xié)同抗菌-抗炎的新型材料。
針對(duì)上述問(wèn)題,中南大學(xué)開(kāi)天瀚、丁平團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)了一種可響應(yīng)ROS、pH、近紅外(NIR)與電刺激(ES)四種信號(hào)的導(dǎo)電水凝膠(HEPP):以透明質(zhì)酸(HA)-苯硼酸(PBA)-聚賴氨酸-咖啡酸為骨架,負(fù)載Ti/Pt–Pd雙金屬納米酶與葡萄糖氧化酶(PTPPG)。當(dāng)感染創(chuàng)面pH下降時(shí),PTPPG啟動(dòng)級(jí)聯(lián)酶反應(yīng)(POD、OXD、GOx)產(chǎn)生活性氧并與溫和光熱/光動(dòng)力效應(yīng)協(xié)同殺菌并耗竭局部葡萄糖、緩解缺氧;NIR照射與ES聯(lián)合促進(jìn)血管新生并引導(dǎo)巨噬細(xì)胞由 M1 向 M2 極化;當(dāng)創(chuàng)面ROS過(guò)量時(shí),咖啡酸多酚基團(tuán)即時(shí)清除活性氧,防止二次損傷。該水凝膠集抗菌、供氧、ROS 調(diào)控、抗炎及電刺激于一體,可為糖尿病慢性創(chuàng)面的精準(zhǔn)管理提供新策略。該文章于2025年5月8日以《An Intelligent and Conductive Hydrogel with Multiresponsive and ROS Scavenging Properties for Infection Prevention and Anti-Inflammatory Treatment Assisted by Electrical Stimulation for Diabetic Wound》為題發(fā)表于《AdvancedS Science》上(DOI:10.1002/advs.202500696)。
研究示意圖
(1)PTPPG納米顆粒的合成與表征
如圖2A所示,首先先以溶劑熱法將Ti摻入PCN-224得PCN-224(Ti),再原位沉積Pt–Pd,最后經(jīng)表面吸附GOx形成PTPPG,使其兼具GOx、POD、CAT、OXD活性。圖2B~C PTPPG的SEM及TEM圖顯示PTPPG呈直徑約為100 nm球形的結(jié)構(gòu)。圖2D的EDS形貌表征提示C、N、O、Zr、Ti、Pt、Pd在PTPPG表面均勻分布。圖2E中Zeta電位負(fù)移證實(shí)GOx吸附且表面電荷穩(wěn)定。圖2F-K中各組分精細(xì)峰的變化及XRD中特征峰的出現(xiàn)進(jìn)一步證明了PTPPG的成功制備。圖2L顯示,PTPPG在0-100℃范圍下具有良好的熱穩(wěn)定性。
圖1. PTPPG納米顆粒的合成與表征。A) PTPPG合成流程示意圖;B) PTPPG的SEM圖;C) PTPPG的TEM圖;D) PTPPG的EDS形貌與元素分布;E) PCN-224、PCN-224(Ti)、PTPP及PTPPG的Zeta電位;F) PTPPG的XPS全譜;G) Zr 3d;H) Ti 2p;I) Pt 4f;J)Pd 3d的高分辨圖譜;K) PCN-224、PCN-224(Ti)和PTPPG的XRD圖譜;L) PTPPG的熱重曲線
(2)PTPPG的多酶活性及光響應(yīng)性
為了在體外評(píng)估PTPPG的多種酶活性,如GOx、CAT、POD、OXD和光響應(yīng)性等(圖2A)。首先,在酸性條件下,以TMB為底物驗(yàn)證了PTPPG的POD與OXD活性(圖2B)。接著利用葡萄糖作為底物,在pH 4(酸性)及pH 7.4(中性)條件下評(píng)估了其催化葡萄糖氧化的能力,結(jié)果顯示PTPPG確有良好的葡萄糖氧化能力(圖2C-D)。然后借助KMnO?檢測(cè)反應(yīng)體系,實(shí)驗(yàn)觀察到PTPPG作用后KMnO?吸光度明顯下降,證明H?O?已被有效生成(圖2E)。該吸光度的衰減在酸性條件下尤為顯著,提示PTPPG具有高效的GOx活性。最后,以Ru(ddp)(三(4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)釕(II)二氯化物)為氧敏熒光指示劑驗(yàn)證了CAT活性,由結(jié)果可知,PTPPG與H?O?共存時(shí),Ru(ddp)熒光被顯著猝滅,提示H?O?被分解并釋放氧氣(圖2F-G),而這也有助于緩解傷口缺氧狀態(tài)。為評(píng)估 PTPPG 的光動(dòng)力性能,采用了單線態(tài)氧傳感器綠色(SOSG)熒光探針,結(jié)果顯示,在 660 nm 激光照射下,單線態(tài)氧(1O?)的產(chǎn)量表現(xiàn)出對(duì)激光功率密度和 PTPPG 濃度的依賴性,即隨二者增加而上升(圖2H)。另外利用EPR(電子順磁共振光譜)分析進(jìn)一步確認(rèn)在反應(yīng)過(guò)程中羥基自由基(?OH)、單線態(tài)氧(1O?)和超氧陰離子自由基(?O??)的產(chǎn)生(圖2I-J)。此外,PTPPG 還展現(xiàn)出一定的光熱性能。在808 nm 近紅外激光輻照下,其表現(xiàn)出明顯的光熱效應(yīng),溶液溫度的升高與PTPPG濃度和激光功率呈正相關(guān)(圖2K-M)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得其光熱轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30.1%(圖2O-P)。值得注意的是,在多次加熱-冷卻循環(huán)中,PTPPG仍能保持了良好的光熱穩(wěn)定性(圖 3N-P)。
圖2. PTPPG的多酶活性及光響應(yīng)性表征。A) PTPPG多重酶活及光響應(yīng)示意圖;B) PTPPG與H?O?及TMB共孵育驗(yàn)證氧化酶/過(guò)氧化物酶活性;C)以TMB/OPD為底物分別測(cè)定pH 4及D)pH7.4下PTPPG的葡萄糖氧化酶活性;E) KMnO?驗(yàn)證葡萄糖氧化反應(yīng)產(chǎn)H?O?;F) PCN-224、PCN-224(Ti)、PTPP及PTPPG的Zeta電位;F) Ru(ddp)驗(yàn)證PTPPG催化H?O?產(chǎn)氧;G)Ru(ddp)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PTPPG在H?O?或Glu存在下的氧氣生成;H)SOSG探針檢測(cè)PTPPG光動(dòng)力產(chǎn)1O?;I)EPR捕獲?OH、1O?、?O??自由基;J)660 nm激光照射前后的EPR對(duì)比;K)808 nm激光照射下不同濃度PTPPG紅外熱成像;L)不同PTPPG濃度下的升溫曲線;M)不同功率下的升溫曲線;N)808 nm激光(0.9 W)下,五次循環(huán)加熱/冷卻穩(wěn)定性;O)100 μg mL?1 PTPPG在808 nm(0.9 W)照射及關(guān)閉后的溫度變化;P)?ln(θ)與時(shí)間線性擬合求光熱轉(zhuǎn)換效率
(3)HEPP的合成與表征
如圖3A所示,水凝膠HEPP由動(dòng)態(tài)席夫堿鍵、硼酸酯鍵及PDA@PPY構(gòu)建,前體OHA-PBA通過(guò)OHA與3-NH?-PBA反應(yīng)獲得。圖3(B-E)中各物質(zhì)核磁特征峰及紅外吸收峰的變化證實(shí)OHA-PBA及EC成功合成。圖3(F-I)的SEM顯示HE呈三維網(wǎng)絡(luò),而HEPP因PDA@PPY與PTPPG摻雜表面會(huì)更加粗糙。圖3(J-K)結(jié)果顯示在進(jìn)行吸水實(shí)驗(yàn)時(shí),HE及HEPP在快速吸液(前30 min)后趨于平衡,其中HEPP吸水略低于HE,但在干燥后保水相近。圖3(L-N)結(jié)果分析可知,PTPPG在低pH、高H?O?及高葡萄糖條件下釋放加速,而這主要?dú)w因于于希夫堿鍵在酸性環(huán)境中的質(zhì)子化以及ROS的增加。圖3O顯示HEPP的壓縮模量是HE的2.4倍,提示PDA@PPY和PTPPG的摻入增強(qiáng)了水凝膠的交聯(lián)點(diǎn),而這也在一定程度上為水凝膠提供一定的機(jī)械彈性和適應(yīng)性。圖3P顯示HEPP在約85%應(yīng)變時(shí)出現(xiàn)了凝膠點(diǎn)。圖3Q顯示在0.1–10 Hz的頻率條件下下,HEPP和HE的儲(chǔ)能模量(G′)始終高于損耗模量(G″),提示其具有良好的彈性,且HEPP的儲(chǔ)存模量(G′)明顯高于HE的,提示其具有良好的機(jī)械性能。圖3R顯示大應(yīng)變條件下(250%),水凝膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可被破壞,但在應(yīng)變恢復(fù)到1%時(shí),其G′和G″能迅速恢復(fù)到初始狀態(tài),提示水凝膠具有優(yōu)異的自愈合能力。另外,由圖3(S-T)可知,HEPP在體外對(duì)DPPH和ABTS自由基的清除率均達(dá)90%,提示其具有良好的抗氧化能力。該研究制備的HEPP整合了光/電/pH/ROS響應(yīng),具智能敷料應(yīng)用前景。
圖3. HEPP的合成與表征。A) HEPP合成流程示意圖;B) OHA-PBA及C) EC的1H NMR譜;D) OHA-PBA及E) EC的FT-IR光譜; F- I) 不同放大倍數(shù)下HE和HEPP的SEM圖像;J) HEPP和HE的吸水曲線;K) HEPP和HE的保水曲線;L) PTPPG在不同pH值、M) H2O2及N) Glu濃度下的釋放速率;O) HE與HEPP的粘接強(qiáng)度;P) HE和HEPP在0.1 Hz頻率下的應(yīng)變響應(yīng)流變行為分析。Q) 1%應(yīng)變條件下HE和HEPP的頻率響應(yīng)流變特性;R)在低(1%)和高(250%)應(yīng)變下對(duì)GHM水凝膠的應(yīng)變?cè)囼?yàn);S) HEPP對(duì)DPPH 及T) ABTS的清除作用
(4)HEPP的體外抗菌活性
糖尿病患者的傷口更容易受到微生物感染,但巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞能夠通過(guò)產(chǎn)生高水平的活性氧(ROS)來(lái)清除入侵的微生物。感染部位局部酸度的降低(由細(xì)菌的存在所引發(fā))會(huì)導(dǎo)致在不同pH水平上斷裂席夫堿鍵。釋放出的PTPPG有助于分解谷氨酸,隨后產(chǎn)生過(guò)氧化氫,并導(dǎo)致硼酸鍵的斷裂。這一過(guò)程促進(jìn)了 PTPPG 在傷口部位的積累,從而促進(jìn)了與糖尿病相關(guān)的傷口中ROS的自我級(jí)聯(lián)抗菌作用。圖4A展示了HEPP會(huì)通過(guò)光觸發(fā)而產(chǎn)生協(xié)同抗菌效果的作用機(jī)制,研究時(shí)選取革蘭氏陽(yáng)性菌(金黃色葡萄球菌SA、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌MRSA)及革蘭氏陰性菌(銅綠假單胞菌PA、多重耐藥銅綠假單胞菌MDR-PA)作為代表性菌株進(jìn)行評(píng)估。如圖4B所示,經(jīng)660 nm激光照射處理的樣品組,其600 nm處吸光度較對(duì)照組顯著降低,對(duì)上述四種細(xì)菌的抗菌率均高于75%。如圖4C所示,在0.9 W下進(jìn)行5 min的80 8nm激光照射后,細(xì)菌在600nm處的吸光度降低了約 93%。為了模擬由活性氧引發(fā)的傷口區(qū)域的抗菌反應(yīng),使用了 20 mM的Glu,隨著HEPP 在PTPPG中的負(fù)載量增加,600 nm處OD值呈濃度依賴性下降。因此,圖4D通過(guò)比較600 nm處的細(xì)菌存活率,驗(yàn)證了納米酶在傷口部位自我級(jí)聯(lián)抗菌活性的可能性。此外,圖4E使用細(xì)菌活/死熒光染色來(lái)檢測(cè)HEPP的綜合光動(dòng)力、光熱和化學(xué)動(dòng)力學(xué)抗菌特性。而通過(guò)圖4F細(xì)菌菌落計(jì)數(shù)和定量熒光分析圖表明,這三種療法的組合顯示出了最為顯著的抗菌效果。如圖4G所示,掃描電子顯微鏡圖像顯示,接受光動(dòng)力療法/光熱療法/光催化療法處理的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)和多重耐藥肺炎鏈球菌(PDR-PA)的細(xì)菌出現(xiàn)了正常的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)破壞以及破裂的跡象。綜合來(lái)看,這些發(fā)現(xiàn)表明HEPP具有顯著的抗菌特性,并在預(yù)防傷口處的細(xì)菌感染方面具有重要的應(yīng)用潛力。
圖4. HEPP的體外抗菌活性。A)抗菌活性的多種機(jī)制的示意圖。B)用660 nm激光;C)808 nm激光及D)Glu處理或未處理5 min的革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌的OD 600 nm值;E)活/死染色細(xì)菌的熒光圖像及F)在用不同條件處理后,在PBS(pH 7.4)中的SA、MRSA、PA和PDR-PA的相應(yīng)定量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果;G)使用HEPP進(jìn)行不同處理的細(xì)菌的SEM圖像
(5)通過(guò)ES輔助的HEPP進(jìn)行微環(huán)境和炎癥調(diào)節(jié)
為了評(píng)估PTPPG、HEP和HEPP的生物相容性,對(duì)水凝膠進(jìn)行了劃痕測(cè)試,以評(píng)估其在體外促進(jìn)成纖維細(xì)胞遷移的能力(圖5A)。圖5B顯示,在培養(yǎng)24 h后,相比于對(duì)照組(20.6%),PTPPG 組(26.7%)、HEP 組(28.0%)和 HEPP 組(46.0%)顯示出了優(yōu)異的劃痕愈合能力。在660 nm激光照射的條件下添加PTPPG會(huì)導(dǎo)致活性氧濃度顯著增加。然而,經(jīng)過(guò)4 h的處理后,與對(duì)照組相比,細(xì)胞內(nèi)的ROS水平顯著降低。此外,由圖5C流式細(xì)胞術(shù)分析結(jié)果可知,納米顆粒與光動(dòng)力療法的級(jí)聯(lián)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致RAW264.7 細(xì)胞中的ROS水平顯著升高。而水凝膠的孵育可顯著降低細(xì)胞中的ROS水平,這也有效避免了與ROS水平升高相關(guān)的潛在不良后果。如圖5D所示,研究采用電刺激(0–1000 mV,步進(jìn)250 mV)處理 RAW264.,巨噬細(xì)胞以探究 HEPP 在調(diào)控炎癥微環(huán)境中的作用,由圖5(E-H)的結(jié)果分析可知,當(dāng)細(xì)胞同時(shí)接受HEPP和電刺激處理時(shí),其從M1型表型向M2型表型的轉(zhuǎn)變最為顯著,這也表現(xiàn)在CD86的表達(dá)降低,而CD206的表達(dá)增加。為了驗(yàn)證 HEPP緩解傷口缺氧的能力,使用了細(xì)胞內(nèi)缺氧指示劑Ru(dpp)來(lái)可視化人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)和NIH-3T3細(xì)胞的細(xì)胞氧合情況。如圖5(I-J)所示,HUVEC和NIH-3T3細(xì)胞在沒(méi)有材料處理的情況下均顯示出明顯的紅色熒光,表明在缺氧處理后細(xì)胞的氧合水平相對(duì)較低。而相比于實(shí)驗(yàn)組,經(jīng)過(guò)處理后細(xì)胞的熒光強(qiáng)度顯著降低,這表明細(xì)胞氧合水平提高,這也進(jìn)一步體現(xiàn)了HEPP緩解傷口缺氧的能力。為了進(jìn)一步深入了解ES對(duì)細(xì)胞因子誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞極化的作用機(jī)制,我們采用定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(q-PCR)來(lái)研究信使RNA(mRNA)表達(dá)的變化。結(jié)果表明,TNF-α和IL-6的表達(dá)呈協(xié)同降低,而 IL-10和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)的表達(dá)則呈協(xié)同升高,如圖5(K-N)所示。此外,用ES 和HEPP處理后,缺氧誘導(dǎo)因子(HIF-1α)的表達(dá)出現(xiàn)下調(diào),這表明缺氧微環(huán)境得到了緩解(圖5O)。
圖5. 通過(guò)ES輔助的HEPP進(jìn)行微環(huán)境和炎癥調(diào)節(jié)。A) HUVEC的劃痕顯微圖和B)不同處理后HUVEC遷移率的相應(yīng)定量直方圖;C)不同處理?xiàng)l件下RAW264.7細(xì)胞DCFH-DA熒光的流式細(xì)胞術(shù)結(jié)果;D) ES處理巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)炎癥表型示意圖;E)不同處理?xiàng)l件下RAW264.7細(xì)胞CD86及F)CD206表達(dá)的免疫熒光染色;G)RAW264.7細(xì)胞中CD86及H)CD206相對(duì)熒光強(qiáng)度的測(cè)定;I)Ru(dpp)對(duì)NIH-3T3和HUVEC細(xì)胞經(jīng)不同材料處理后溶解O2的熒光圖像及J)相對(duì)熒光強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià);K-O) qRT-PCR分析不同處理后RAW264.7細(xì)胞中TNF-α、IL-6、TGF-β、IL-10和HIF-1α對(duì)應(yīng)的mRNA表達(dá)
(6)使用HEPP對(duì)ES輔助炎癥調(diào)節(jié)的RNA測(cè)序分析
為了探究HEPP和ES在調(diào)節(jié)炎癥過(guò)程中的作用,研究進(jìn)行了RNA測(cè)序分析。實(shí)驗(yàn)對(duì)接受HEPP治療、ES治療以及兩者聯(lián)合治療的各組RAW264.7細(xì)胞進(jìn)行了分析,實(shí)驗(yàn)比較了M1極化(M1組)、ES組以及HEPP+ES的RAW264.7細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組差異。圖6A結(jié)果表明,M1、ES和HEPP+ES組共同顯示出 4238個(gè)差異表達(dá)基因。此外,ES組存在560個(gè)特異性差異表達(dá)基因,而HEPP+ES 組則包含749個(gè)特異性差異表達(dá)基因。圖6B顯示了M1和ES組之間表達(dá)顯著變化的差異基因的分布情況。在ES處理后,共有115個(gè)顯著基因表出現(xiàn)了表達(dá)變化,其中52個(gè)基因顯示出顯著增加,63個(gè)基因則顯示出顯著減少。而在使用HEPP與ES聯(lián)合治療后,共發(fā)現(xiàn)159個(gè)關(guān)鍵差異基因,其中57個(gè)基因的表達(dá)水平顯著升高,而102個(gè)基因的表達(dá)水平則大幅降低(圖6C)。圖6D突出了M1組和HEPP+ES組之間特定基因活動(dòng)的差異。紅色表示基因活性增加,藍(lán)色表示基因活性降低。為了確定治療后與免疫反應(yīng)相關(guān)的信號(hào)通路,分別對(duì)ES組和HEPP+ES組的差異表達(dá)基因進(jìn)行了KEGG分析。如圖6(E-F)所示,結(jié)果表明TNF和NF-κB信號(hào)通路存在顯著差異,這些通路與 ES 組和 HEPP+ES 組中的炎癥反應(yīng)有關(guān)。如圖6G所示,相比于M1組,ES組中TNF和IL-6 基因的表達(dá)更為明顯,提示這兩個(gè)基因在控制炎癥反應(yīng)方面的關(guān)鍵作用。圖6H顯示,與M1組相比,HEPP+ES組中TNF基因表達(dá)顯著占優(yōu),且兩組均顯示NF-κB1基因表達(dá)上調(diào)。如圖6(J-K)所示,相較于M1組,ES組和HEPP+ES組的TNF信號(hào)通路均顯著下調(diào);其中以HEPP+ ES組的下調(diào)幅度更大,表明該組中TNF通路受到更強(qiáng)的抑制。此外,圖6(L-M)結(jié)果表明,NF-κB信號(hào)通路在ES組和HEPP+ES組中也呈現(xiàn)下調(diào)趨勢(shì)。
圖6. 使用HEPP對(duì)ES輔助炎癥調(diào)節(jié)的RNA測(cè)序分析。A)韋恩圖展示了M1、ES和 HEPP+ES組之間的差異基因計(jì)數(shù);B-C)火山圖分別展示了ES組與M1組以及HEPP+ES組與M1組之間的差異表達(dá)基因;D)M1組與ES+HEPP差異表達(dá)基因熱圖;E-F)EGG富集ES vs M1及HEPP+ES vs M1前20通路;G-H)TNF與NF-κB1通路差異基因PPI網(wǎng)絡(luò)I)GO富集分析顯示的前30條相關(guān)通路;J-M)GSEA 分析TNF和NF-κB通路
(7)HEPP對(duì)傷口的治療效果
最后將HEPP應(yīng)用于糖尿病小鼠傷口模型以評(píng)估它們?cè)隗w內(nèi)的抗菌、控炎及增強(qiáng)傷口愈合過(guò)程的療效。圖7A所示為糖尿病小鼠背部圓形創(chuàng)面模型的建立及給藥流程圖,圖7B中小鼠空腹血糖≥16.7 mmol·L?1被確定位模型成功構(gòu)建,且小鼠伴隨體重輕度下降(圖7C)。在此基礎(chǔ)上,圖7D體外實(shí)驗(yàn)表明HEPP可迅速形成凝塊,證實(shí)其具有快速止血性能。隨后,借助808 nm激光對(duì)創(chuàng)面進(jìn)行連續(xù)12 d的溫度監(jiān)測(cè),結(jié)果顯示HEPP組溫升顯著高于PBS對(duì)照,直接證明了PTPPG自敷料的可持續(xù)釋放(圖7E–F)。而后分析圖7G-H的結(jié)果可知,7 d時(shí)HEPP單獨(dú)處理組創(chuàng)面剩余面積仍達(dá)26.8%,與PBS組(34.7%)差異有限;相比之下,HEPP聯(lián)合660 nm+808 nm激光與電刺激組創(chuàng)面僅余4.6%,至12 d幾近完全愈合。在安全性評(píng)價(jià)方面,圖7I實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明1 mg mL?1 PTPPG及HEPP的溶血率均低于5%,符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),提示其優(yōu)異的生物相容性。
圖7. HEPP對(duì)傷口的治療效果。A)用于糖尿病傷口建立的小鼠模型創(chuàng)建示意圖;B)建模及治療過(guò)程中的血糖水平及C)體重水平;D)HEPP的止血特性;E)HEPP治療過(guò)程中PTPPG釋放的響應(yīng)性光熱成像;F)使用和未使用HEPP治療的傷口溫度變化;G)接受不同治療的小鼠糖尿病傷口進(jìn)展的圖像;H)不同組別相對(duì)傷口面積的變化;I)不同材料的溶血實(shí)驗(yàn)
另外,實(shí)驗(yàn)通過(guò)組織化學(xué)染色和免疫熒光技術(shù)深入研究了其傷口愈合的機(jī)制。如圖8A所示,HEPP+660+808+ES組在術(shù)后第12天已重建完整表皮與真皮,并伴隨顯著的新生血管與毛囊生成;圖8B的Masson染色進(jìn)一步證實(shí),該組膠原纖維致密且排列高度有序。在此基礎(chǔ)上,圖8C–E通過(guò)免疫熒光揭示,HEPP+660+808+ES組的CD86表達(dá)最低而CD206表達(dá)最高,提示巨噬細(xì)胞由M1型向M2型有效極化;另外,由圖8F–I定量結(jié)果可知,促炎因子TNF-α與IL-6顯著下調(diào),而抗炎因子IL-10與TGF-β顯著上調(diào),這些進(jìn)一步證明了傷口部位炎癥的顯著緩解。圖8J-K進(jìn)一步利用VEGF與CD31雙標(biāo)記證實(shí)了HEPP+660+808+ES組新生血管密度顯著高于其余各組,而這種變化對(duì)于向代謝活躍的傷口供應(yīng)必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣至關(guān)重要。
圖8.染色法對(duì)傷口愈合機(jī)理研究。A)組織的H&E染色;B)組織的Masson染色;C)糖尿病傷口部位的組織切片中CD86、CD206、IL-6、IL-10、TNF-α、TGF-β、CD31和VEGF的免疫熒光分析;D-K)定量分析不同處理后的CD86、CD206、IL-6、IL-10、TNF-α、TGF-β、CD31和VEGF的平均熒光強(qiáng)度
本研究研制了負(fù)載PTPPG納米酶與導(dǎo)電納米線PDA@PPY的智能導(dǎo)電水凝膠HEPP。該水凝膠可在創(chuàng)面微環(huán)境內(nèi)自主降解葡萄糖、提升氧供并自適應(yīng)清除ROS,協(xié)同電刺激顯著下調(diào)TNF信號(hào)通路活性,驅(qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞由M1向M2極化,迅速緩解炎癥;同時(shí)其程序化自產(chǎn)抗菌功能有效阻止感染,促進(jìn)血管新生,顯著加快糖尿病創(chuàng)面愈合,為炎癥性慢性傷口的精準(zhǔn)治療提供了新策略。
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