四川大学张兴栋院士团队王启光/樊渝江 ACS Nano：益生菌膜囊泡锚定水凝胶用于大面积伤口的血管新生与修复

2025-01-21 来源：高分子科技

血管再生是伤口愈合的一个重要过程，能够促进创面部位与周围新的血管网络搭建，为组织重塑和修复提供必需的营养物质。然而在大面积烧伤、烫伤和糖尿病溃疡等严重皮肤创面中，由于细菌感染、持续性炎症、细胞大面积坏死等并发症导致创面周围微环境失调，进而导致新生血管化的进程受阻。研究表明，益生菌能够通过调节炎症、促进血管生成以及组织再生，进而加速创面愈合进程，其作用机制可能与益生菌的持续释放的多种生物活性因子有着紧密联系。

受此启发，四川大学生物医学工程学院/国家生物医学材料工程技术研究中心王启光研究员/樊渝江教授设计从罗伊氏乳杆菌中提取了其膜囊泡（LMVs），并通过转录组学分析发现它们具有促进血管生成、组织修复等潜力，进一步开发了一种具有可控释放的LMVs锚定水凝胶系统用于大面积伤口的血管新生与修复。这种水凝胶具有良好的生物相容性，同时在锚定结构的作用下，LMVs有效活性成分能够随着水凝胶的降解而长效释放，避免了突释造成的细胞毒性与额外炎症。细胞转录组学分析揭示了Gel-LMVs能够通过调节多种关键信号通路中的基因表达以促进血管生成、细胞迁移等多个有益于创面愈合的过程。通过在小鼠大面积皮肤损伤模型中验证，Gel-LMVs能够在伤口愈合早期上调血管内皮生长因子（VEGF）和血小板内皮细胞粘附分子（CD31）的表达，以加速该阶段的血管形成，同时还能够通过减少炎症和提升胶原蛋白沉积水平以加速伤口愈合并提升伤口愈合质量。该策略为解决临床治疗中的血管修复难题提供了一个潜在的方案，同时也为基于益生菌用于生物材料的开发提供了一个新的思路。该工作以“Anchoring of Probiotic-Membrane Vesicles in Hydrogels Facilitates Wound Vascularization”为题发表在《ACS Nano》上（DOI: 10.1021/acsnano.4c11986）。文章第一作者是四川大学博士研究生周宸和曹洪芙，研究工作受到国家重点研发计划和国家自然基金的支持。

图1. Gel-LMVs水凝胶的锚定结构设计与用于创面修复机理

图2. 转录组学结果揭示LMVs具有血管修复与组织再生的潜力

图3. Gel-LMVs水凝胶的锚定结构表现出更均匀的LMVs内部分布与长效的可控释放行为

图4. Gel-LMVs水凝胶提升了大面积创面的组织再生，进而加速伤口愈合

图5. Gel-LMVs水凝胶通过提升VEGF、CD31的表达加速了创面部位血管新生

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c11986?articleRef=control

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