载积雪草苷丝蛋白水凝胶,实现创面无瘢痕愈合

shaolyn 07月17日

近日,苏州大学现代丝绸国家工程实验室吕强教授课题组在英国皇家化学会期刊 Biomaterials Science 上发表题为“Asiaticoside-laden Silk Nanofiber Hydrogels to Regulate Inflammation and Angiogenesis for Scarless Skin Regeneration ”的论文。该文章制备了一种具有动态调控体内炎症反应和血管化行为的载积雪草苷丝蛋白水凝胶,实现创面的无瘢痕愈合。

研究背景

无瘢痕愈合一直是皮肤修复中的重大挑战。疏水性药物积雪草苷(AC)具有抗炎、抗氧化以及促进胶原生成等作用,在临床上已用于促进创面愈合并减少瘢痕形成。丝蛋白水凝胶(SNF)可作为载体,实现积雪草苷的加载和水相转移,同时作为基质,为创面愈合提供合适微环境,有效抑制疤痕组织的形成。

论文详情

这项研究中,作者以丝蛋白纳米纤维为载体负载积雪草苷,利用蚕丝蛋白纳米纤维特殊的亲疏水性将积雪草苷转移到水相凝胶体系。药物加载前后凝胶的模量和粘度无显著改变,积雪草苷在水相环境中稳定负载在丝蛋白纳米纤维上,有利于药物在创面部位的长效作用。

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图 1. (a) 负载不同浓度(0, 0.7, 1.4, 2.8 mg/ml)积雪草苷的丝蛋白水凝胶 AFM 图像;(b) 拉曼光谱;(c) 负载不同浓度(0, 0.7, 1.4, 2.8 mg/ml)积雪草苷的丝蛋白水凝胶模量图;(d) 负载不同浓度(0, 0.7, 1.4, 2.8 mg/ml)积雪草苷的丝蛋白水凝胶粘度图;(e) 积雪草苷体外释放行为。

动物体内实验证实加载积雪草苷的丝蛋白凝胶可提高创面愈合速率,促进肉芽组织形成,新生表皮和真皮均接近于正常皮肤,有效抑制疤痕形成。对愈合过程中的血管化和炎症反应情况进行研究发现,在早期创面增殖阶段载药凝胶通过调控巨噬细胞向抗炎型巨噬细胞极化,刺激 VEGF 分泌,促进血管生成,实现愈合速率的提高;而在创面重塑期则通过减少 VEGF 分泌,抑制内皮细胞组装等方式抑制血管化水平,减少疤痕组织形成。

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图 2. (a) 术后不同时间点创面图片;(b) 创面愈合模拟图;(c) 创面愈合率;(d) 术后不同时间点 HE 图片;(e) 肉芽组织厚度;(f) 新生表皮厚度。

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图 3. (a) 创面部位 7 天炎症反应免疫荧光染色图片;(b) 创面部位 21 天炎症反应免疫荧光染色图片;(c) 巨噬细胞密度;(d) M2 型巨噬细胞比例。

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图 4. (a) 创面部位 7 和 21 天 VEGF 免疫组化染色图片;(b) VEGF 表达定量数据;(c) 创面部位 7 和 21 天血管化免疫荧光染色图片;(d) 血管密度。

最后,通过对创面部位再生胶原组织 Masson 和天狼星染色检测发现,复合凝胶组具有更高的胶原沉积,且再生胶原中 I 型 III 型胶原比例更接近正常皮肤。

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图 5. (a) 创面部位 14 和 21 天 Masson 染色图片;(b) 胶原沉积;(c) I 型胶原/III 型胶原定量数据;(d) 创面部位 21 天天狼猩红染色图片。

结论

本工作通过疏水性药物积雪草苷的加载和水相转移制备载药丝蛋白纳米纤维水凝胶,实现创面愈合过程中对炎症反应和血管化行为的动态调控,促进创面愈合并抑制疤痕形成,为临床上实现创面的无疤痕修复提供了一种新方法。

来源:rscchina RSC英国皇家化学会

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