Small|刘国辉团队研发出多功能水凝胶以加速氧化性糖尿病伤口的愈合

2022年8月4日 0条评论 345次阅读 0人点赞

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目前，针对糖尿病伤口的治疗仍然是临床实践中的主要挑战，慢性伤口不愈合可导致患者发病率和死亡率增加，其特点是多种耐药性细菌感染、血管病变、伤口灌注受损和微环境氧化损伤。随着人口的老龄化，糖尿病的发病率正在增加，同时长期不愈合伤口的患病率亦在增加。2021年11月17日，华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科刘国辉团队在Small上发表了题为“All-in-One: Multifunctional Hydrogel Accelerates Oxidative Diabetic Wound Healing through Timed-Release of Exosome and Fibroblast Growth Factor”的研究论文。在本研究中，团队研发了一种新型原位可注射HA@MnO₂/FGF-2/Exos水凝胶，通过简单的局部注射，这种水凝胶能够形成覆盖伤口的保护屏障，提供快速止血和长期抗菌保护，改善糖尿病伤口愈合。

恢复皮肤完整性和维持充足的血液供应是伤口愈合的重要因素。具有高耐久性和良好生物相容性的原位注射水凝胶，有助于优化伤口愈合中涉及的生物分子事件，包括细胞迁移、增殖和分化，从而加速愈合过程。缺氧微环境也是影响糖尿病伤口恢复的关键问题，免疫细胞和其他细胞在高血糖条件下会产生更多的活性氧（ROS），二氧化锰（MnO₂）纳米片可诱导内源性ROS（H₂O₂）分解为氧气（O₂），有效改善氧化应激和缺氧后果。此外，已发现来自不同细胞的外泌体可促进糖尿病伤口的修复，其还可刺激巨噬细胞极化，特别是在M1到M2表型的转变中，miRNA是非编码RNA（non-coding RNA）的一个子集，可被外泌体分泌，最近有报道称miR-223可诱导M1到M2巨噬细胞的转换，并增强体内血管生成。

因此，团队设计了一种可注射的自愈且具有粘性的HA@MnO₂/FGF-2/Exo水凝胶，旨在加速糖尿病伤口修复。其可根除细菌感染、缓解氧化应激、持续供应O₂以及定时释放Exos M2@miR-223和FGF-2，创造适当的微环境以抑制炎症反应，增强细胞增殖，恢复血管生成，促进肉芽组织形成和上皮化愈合，显著改善体内糖尿病伤口的愈合。机制上而言，MnO₂/ε-PL纳米片能够催化伤口中产生的过量H₂O₂，将其转化为O₂，不仅消除了H₂O₂的有害影响还为伤口愈合提供O₂。此外，M2型巨噬细胞衍生的外泌体（M2 Exos）和FGF-2生长因子的释放分别刺激血管生成和上皮形成。

总而言之，上述这些体内和体外的实验结果表明，使用HA@MnO₂/FGF-2/Exos水凝胶可加速糖尿病患者的伤口的愈合，为慢性糖尿病伤口修复提供了一种可行的治疗策略。

图多功能HA@MnO₂/FGF-2/Exos水凝胶的构建与应用示意图。A HA@MnO₂/FGF-2/Exos水凝胶的形成原理；B 体内注射HA@MnO₂/FGF-2/Exos水凝胶后，改善伤口愈合原理。

期刊及DOI号

Small. 2021 Nov 17.

doi: 10.1002/smll.202104229.

题目

All-in-One: Multifunctional Hydrogel Accelerates Oxidative Diabetic Wound Healing through Timed-Release of Exosome and Fibroblast Growth Factor

摘要

The treatment of diabetic wounds remains a major challenge in clinical practice, with chronic wounds characterized by multiple drug-resistant bacterial infections, angiopathy, and oxidative damage to the microenvironment. Herein, a novel in situ injectable HA@MnO₂/FGF-2/Exos hydrogel is introduced for improving diabetic wound healing. Through a simple local injection, this hydrogel is able to form a protective barrier covering the wound, providing rapid hemostasis and long-term antibacterial protection. The MnO₂/ε-PL nanosheet is able to catalyze the excess H₂O₂ produced in the wound, converting it to O₂, thus not only eliminating the harmful effects of H₂O₂ but also providing O₂ for wound healing. Moreover, the release of M2-derived Exosomes (M2 Exos) and FGF-2 growth factor stimulates angiogenesis and epithelization, respectively. These in vivo and in vitro results demonstrate accelerated healing of diabetic wounds with the use of the HA@MnO₂/FGF-2/Exos hydrogel, presenting a viable strategy for chronic diabetic wound repair.