武汉大学张先正教授团队《Nano Lett.》：双管齐下的微生物凝胶递送NO和O?促进糖尿病伤口愈合

2023-06-22 来源：高分子科技

随着社会人口老龄化进程的加速，以及以人民生活水平的提高，糖尿病的发病率逐渐增加。糖尿病患者皮肤易受损伤，损伤后经久不愈，形成慢性难愈性创面、甚至截肢。在全球4.6亿糖尿病患者中，至少10%的糖尿病患者同时并发糖尿病足溃疡，其中有超过25%患者因坏疽而造成截肢，术后5年死亡率高达70%。其中，糖尿病足溃疡微环境中的慢性炎症和缺氧可导致持续的血管损伤，阻碍组织再生。因此，糖尿病创面的组织修复和血管再生是临床急需解决的重要课题。

图1. NOX gel交替性递送NO和O₂通过缓解炎症+乏氧治疗糖尿病伤口愈合

近期，武汉大学化学与分子科学学院张先正教授团队成功设计了一种结合了韦斯氏菌（W. cib）和小球藻（Chlorella vulgaris）的新型水凝胶（NOX gel），能够交替生成NO和O₂，通过减轻炎症和乏氧微环境来实现糖尿病伤口的愈合。其具体制作方法为，使用胆固醇和二油酰磷酸酯封装小球藻，包裹脂质层的小球藻（LMC）可有效维持其正常产氧的能力。随后，采取海藻酸钙水凝胶包裹LMC和W. cib制成不同形状的水凝胶敷料，并以亲水性聚四氟乙烯膜（PTFE）作为背衬层，透明不透气的聚氨酯（PU）薄膜作为内衬层，允许NO和O₂渗透皮肤组织。在12小时黑暗/12小时光照条件下，NOX gel可以在第一个暗周期内生成最高水平的NO，而在随后的光照周期内，LMC会产生高浓度的溶解氧。体外实验进一步表明，NOX gel不仅可以缓解LPS诱导的慢性炎症，而且还可以刺激皮肤细胞在高糖和乏氧的环境下增殖，促进其分化和迁移能力。

图2. NOX gel在体外缓解细胞的慢性炎症和缺氧

研究者在糖尿病小鼠模型上验证了慢性伤口和皮瓣移植的治疗效果。实验结果表明，NOX gel显著促进了糖尿病性伤口的愈合，到第11天时，所有伤口已经几乎完全重新上皮化。此外，在愈合伤口中，观察到肉芽组织丰富、胶原纤维致密整齐排列和新生的血管等多项恢复正常的表现。这表明NOX gel在促进组织修复和血管再生方面发挥了双重作用：缓解了炎症和缺氧状态（图3）。总而言之，这项研究首次报道了交替递送NO和O₂来改善新生血管和组织再生的新手段，同时凸显了NOX gel在糖尿病足溃疡治疗中的显著临床转化潜力。

图3. NOX gel促进糖尿病伤口愈合

该工作以“Two-pronged microbe delivery of nitric oxide and oxygen for diabetic wound healing”为题发表在《 Nano Letters 》期刊上，武汉大学张先正教授为论文通讯作者，博士后陈欢欢为论文第一作者。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c01023

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（责任编辑：xu）

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