上海交大路庆华教授团队 Adv. Sci.：一种基于点击化学制备的纤连蛋白修饰型细胞层用于伤口修复

2024-01-10 来源：高分子科技

作为一种活性修复材料，细胞层通过模仿天然组织的结构和功能，在生物相容性、促进细胞迁移和增殖等方面具有潜在的优势，这对于伤口愈合至关重要。然而，普通细胞层在伤口愈合的某些阶段可能不如特定药物或者生化成分治疗效果好。考虑到这一点，路庆华教授团队通过使用生物相容的点击化学法在细胞层表面引入纤连蛋白，创新性地结合了生物活性分子纤连蛋白和细胞层在伤口愈合方面的双重优势，同时规避了传统敷料可能带来的潜在细胞毒性和免疫原性问题。

近期，该团队巧妙地通过光热响应策略收获细胞层，并在此基础上制备了纤连蛋白修饰型细胞层（FACS），以增强其伤口愈合能力。为此，他们首先通过非天然糖的代谢糖工程技术在细胞层表面标记叠氮基团（N₃），然后将含有二苯并环辛烯（DBCO）和纤连蛋白的结合物（DBCO-Fibronectin）通过点击化学法与N₃相连（图1-2）。随后的生物学评价显示，FACS的制备表现出良好的生物相容性，且纤连蛋白的修饰增强了细胞增殖和迁移的能力（图3）。体内伤口愈合实验确认了FACS的愈合效果（图4）。它不仅具有普通细胞层1.46倍的伤口愈合率，而且减少了炎症细胞的浸润，促进了毛囊和血管的再生，并且促进了胶原蛋白的沉积。该工作以“Fibronectin connecting cell sheet based on click chemistry for wound repair”为题发表在《Advanced Science》上（Adv. Sci. 2023, 2306746）。上海交通大学徐伟博士和何朦博士为论文共同第一作者，上海交通大学路庆华教授为论文通讯作者，该工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

图1. a）通过点击化学将纤连蛋白修饰到细胞层表面的示意图。b）使用AF488 DBCO和 Hoechst 33342进行梯度浓度染色（0、25、50 和100 μM）的标记在细胞层表面的N₃-glucose的荧光图像。c）相应的流式细胞分析图和d）平均荧光强度。e）通过CCK-8测量的在不同N₃-glucose标记时间节点的细胞存活率。

图2. a）DBCO-Fibronectin的合成路线。b) 纤连蛋白和 DBCO-Fibronectin的红外光谱。c）FACS收获过程的光学图像。d）通过AO/EB 染色的FACS细胞活性的荧光图像。e）通过N-钙粘蛋白（红色）和DAPI（蓝色）染色的FACS免疫荧光图像。f）FACS表面形貌的SEM图像。

图3. FACS划痕再生实验。 a）通过Calcein-AM染色的FACS 的代表性荧光图像。b）细胞迁移能力的定量分析图。

图4. 体内伤口愈合实验。a）用于伤口治疗的双细胞层疗法示意图。b）不同时间节点伤口的代表性光学图像。c）相应的伤口愈合率。

此外，点击化学作为生物工程中一个强大的平台，能在不破坏生物系统完整性的温和条件下促进精确的共价修饰，特别是在生物功能材料设计方面具有重要影响。在伤口愈合领域，使用像纤连蛋白这样的信号分子对生物材料进行功能化至关重要，因为它们模仿了身体的自然愈合过程，从而增强了这些材料的愈合功效。该团队采用点击化学法将纤连蛋白与细胞层偶联在一起而不改变其生物活性，展现了这项技术的强大力量和创新伤口愈合解决方案的内在潜力。因此，这项工作的另一个重要优势是它实现了细胞层的功能可定制化。即，点击化学的高选择性和高效率允许在细胞层上引入各种功能基团，以实现特定的治疗功能，如止血和抗菌特性。这一策略不仅为治疗各种复杂伤口提供了更有针对性的解决方案，而且为将来设计更复杂和多功能的细胞层敷料提供了强有力的技术支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202306746

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（责任编辑：xu）

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