負(fù)載胰島素的膠束復(fù)合可注射水凝膠用于糖尿病傷口修復(fù)
發(fā)布時(shí)間：2021-02-20 09:09:49 人氣：1652
由于易受耐藥性細(xì)菌感染，糖尿病傷口愈合十分困難。目前相關(guān)研究領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了包括金屬和碳納米材料（金，氧化銅，氧化鋅，碳納米管和石墨烯）在內(nèi)的多種抗菌劑作為抗生素替代品。但這些納米材料因無(wú)法生物降解或細(xì)胞相容性較差而應(yīng)用受限。除細(xì)菌感染外，高血糖和氧化性微環(huán)境進(jìn)一步阻礙了糖尿病皮膚傷口的恢復(fù)。在糖尿病條件下，包括中性粒細(xì)胞在內(nèi)的免疫細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生更多的活性氧（ROS），進(jìn)而導(dǎo)致瘢痕形成時(shí)間延長(zhǎng)或傷口無(wú)法愈合。
為了應(yīng)對(duì)糖尿病傷口的細(xì)菌感染、高氧化及高血糖問(wèn)題，來(lái)自西北工業(yè)大學(xué)的張秋禹教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種基于醛基化改性F127膠束/聚賴氨酸包被二氧化錳的可注射水凝膠（FEM水凝膠）。該水凝膠體系中聚賴氨酸具有抗菌性，二氧化錳的還原性用于中和氧化性物質(zhì)，F(xiàn)127可以包載胰島素用于降低血糖。相關(guān)研究論文：Nanoenzyme-Reinforced Injectable Hydrogel for Healing Diabetic Wounds Infected with Multidrug Resistant Bacteria發(fā)表于雜志Nano Letters上。
1. 水凝膠體系的構(gòu)建研究人員對(duì)F127分子進(jìn)行醛基化改性，使其形成的膠束表面富含醛基，該富含醛基的膠束與富含氨基的聚賴氨酸可通過(guò)席夫堿固化交聯(lián)，同時(shí)F127可熱致凝膠化，此雙重凝膠特性使其具備良好的可注射能力。將降血糖藥物胰島素包載于F127膠束疏水內(nèi)核，同時(shí)利用聚賴氨酸包被二氧化錳，由此可得到具有抗菌、抗氧化、降血糖的水凝敷料。因聚賴氨酸具有細(xì)胞粘附特性，該水凝膠能很好支持細(xì)胞生長(zhǎng)，有利于傷口組織愈合。（圖2）
圖2 FEM水凝膠制備示意圖
2. FEM敷料具有持續(xù)抗菌及消除自由基能力糖尿病患者中升高的葡萄糖參與了ROS的大量產(chǎn)生，這阻礙了傷口的愈合。二氧化錳的加入可有效消除ROS并補(bǔ)充氧氣。與雙氧水對(duì)照組相比，與FEM-4水凝膠共孵育的成纖維細(xì)胞顯示出顯著更低的綠色熒光，這表明FEM水凝膠可以有效減輕細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激。（圖3e）研究人員對(duì)FEM水凝膠的胰島素釋放行為進(jìn)行了研究（圖3 ⅰ）。與對(duì)照組相比，在酸性和氧化性條件下,前6小時(shí)內(nèi)胰島素快速釋放，顯示出獨(dú)特的pH /氧化還原雙重響應(yīng)性。
此外，研究了FEM水凝膠和不同成分的細(xì)胞毒性。在孵育24和48小時(shí)后，成纖維細(xì)胞和成肌細(xì)胞均顯示出高細(xì)胞活力。
圖3 FEM水凝膠抗氧化性、胰島素釋及生物相容性測(cè)試
3. FEM水凝膠的抗菌性能FEM水凝膠的抗菌行為的體外評(píng)價(jià)結(jié)果表明：與PBS和抗生素氨芐西林相比，F(xiàn)EM水凝膠對(duì)金黃色葡萄球菌，大腸桿菌和MRSA表現(xiàn)出更優(yōu)異的抗菌能力。此外，隨著FEM水凝膠中包被二氧化錳片含量的增加，抗菌作用顯著增強(qiáng)，其中FEM-4組表現(xiàn)出最出色的抗菌能力，細(xì)菌菌落幾乎減少了100％（圖4 a）。使用小鼠出血性肝模型評(píng)估了FEM水凝膠的止血能力（圖4 d）。與空白對(duì)照組相比，F(xiàn)EM組的失血量顯著減少（圖4e，f）。FEM水凝膠的快速止血性能可能歸因于較短的膠凝時(shí)間和強(qiáng)的組織粘合性。此外，水凝膠表面的帶正電荷的氨基還可以通過(guò)靜電相互作用與血細(xì)胞緊密結(jié)合，從而吸收細(xì)胞，激活血凝塊的形成。
圖4 FEM水凝膠的抗菌和止血性能評(píng)價(jià)
4. GelTA-Alla敷料的傷口模型評(píng)價(jià)將水凝膠直接注射到小鼠背部產(chǎn)生的傷口中。與第3天的對(duì)照組相比，F(xiàn)EM和FEMI（負(fù)載胰島素）水凝膠組均顯示出最有效的殺菌作用。在持續(xù)的傷口愈合實(shí)驗(yàn)中，用FEM和FEMI處理的小鼠的傷口顯示出明顯加速的傷口閉合。敷有FEMI水凝膠的傷口在第14天愈合得最好（剩余11.70％），基本上被新形成的皮膚覆蓋（圖5b–d)。
圖5 FEM水凝膠的糖料病傷口動(dòng)物模型評(píng)價(jià)
該研究設(shè)計(jì)了一種抗氧化、抗菌和降血糖的可注射水凝膠敷料，并驗(yàn)證了其可有效促進(jìn)細(xì)菌感染糖尿病傷口的愈合。該水凝膠敷料還可協(xié)同減少炎癥反應(yīng)、刺激血管生成、加速細(xì)胞增殖、促進(jìn)肉芽組織形成和ECM沉積，在體內(nèi)加速糖尿病皮膚重建方面顯示出巨大潛力。| 溫馨提示：蘇州北科納米供應(yīng)產(chǎn)品僅用于科研，不能用于人體,不同批次產(chǎn)品規(guī)格性能有差異。網(wǎng)站部分文獻(xiàn)案例圖片源自互聯(lián)網(wǎng)，圖片僅供參考，請(qǐng)以實(shí)物為主，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們立即刪除。 |
