《Biomaterials》：一种新型快速促进创口愈合的生物材料！

编辑推荐：本文以乙二醇-壳聚糖和新型可生物降解的席夫碱交联剂双功能聚氨酯（DF-PU）为原料，制备了功能性、抗菌性的水凝胶和冻胶生物材料。生物材料、干细胞和针灸联合治疗的策略揭示了加速组织再生的新途径。

意外创伤、肿瘤手术和糖尿病引起的慢性创伤是严重的临床问题。慢性伤口由于血液循环不畅，导致氧气和营养供应不足，成纤维细胞增殖能力低下，胶原生成减少，难以愈合。此外，活化巨噬细胞的浸润可以延长炎症环境下慢性伤口的炎症时间，产生IL-1β和TNF-α等促炎细胞因子。此外，动物、糖尿病患者或慢性创伤患者的间充质干细胞(MSCs)均有缺陷和。健康的功能性间充质干细胞可以克服这一缺陷，实现慢性创面的愈合。

国立台湾大学Tsung-Kai Wen等人提出了一种基于冷冻凝胶/水凝胶伤口敷料、ADAS和针灸，联合治疗大鼠糖尿病皮肤模型慢性伤口愈合的方法，并从免疫调节、组织学和生理学的角度探讨联合治疗对慢性伤口的潜在协同效应。相关论文以题为“Cryogel/hydrogel biomaterials and acupuncture combined to promote diabetic skin wound healing through immunomodulation”发表在生物材料顶刊Biomaterials上。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120608

研究表明，冷冻凝胶/水凝胶生物材料应用于糖尿病皮肤伤口，通过增加M2巨噬细胞的数量比例，证实了渗出物吸收、抗菌活性和免疫调节的功能作用。应用ADAS种子生物材料配合针灸可提高动物体表温度，促进创面愈合。通过ADAS植入的生物材料促进大量真皮的再生、血管生成和颗粒组织的形成，促进创面愈合。基于这些结果，干细胞、生物材料和针灸的联合治疗为慢性伤口再生提供了一种有前景的治疗策略。

水分散体中的DF-PU交联剂通过绿色的合成步骤合成（图1A）。DF-PU的平均流体力学直径（Dh）为44.3±7nm。DF-PU的表面zeta电位（ζ）为-50.91±0.9mv。这些数据表明DF-PU在水中稳定悬浮。凝胶渗透色谱法测得DF-PU的分子量（mw）约为40kda，多分散指数（PDI）为1.72。将水溶性乙二醇壳聚糖与DF-PU，在室温下混合以形成水凝胶并且在-20℃下冷冻过夜以形成冷冻凝胶，如图1B所示。

图1 材料的制备和合成工艺。(A)DF-PU交联剂的化学结构及合成步骤。(B)形成水凝胶和冷凝胶过程的示意图。

针灸对体表体温的影响在图2中进行了评估和展示。在创面愈合的前2天和后4天的增殖期，所有动物的体表温度均有较大差异。图2A显示了动物在不同时间间隔的热成像。第一天动物全身背侧皮瓣针灸前平均温度约为30.2±0.7℃。2天后，整个背侧皮瓣针灸前测得的平均温度升高到33.0±0.5℃，4天后回落到31.7±0.8℃。同时，术后创面平均温度为28.3±0.2℃，2天后升高至30.4±0.9℃，4天后维持在30.3±0.8℃。由于全层带微血管组织的皮肤被切除，创面及创面周围温度较背侧皮瓣整体低。

图2 这些动物的热成像。(A)不同天数动物背侧温度的热图像。比例尺:2厘米。(B)针灸与非针灸动物不同天数的温差比(TDR %)比较。

动物实验伤口愈合率结果如图3所示。伤口周围穴位的确切位置如图3A所示。

图3 用糖尿病大鼠皮肤创面模型评价创面的慢性愈合。(A)伤口周围穴位的位置。(B) 0、2、4、6、8天不同组手术后创面及治疗后创面图像。比例尺:1厘米。(C)在指定时间点计算的创面面积。

图4中恢复的皮肤切片的组织学显示治疗后真皮和表皮的典型形态。8天后，各治疗组皮肤修复，肉芽组织可见且较厚，如图4A所示。

图4  8天后对再生创面组织进行组织学检查。（A）H&E染色和Masson三色染色伤口组织的组织学。红色箭头表示未修复伤口的边界，值表示两个边界的距离（间隙距离）。比例尺：1 mm。（B） CD31⁺细胞免疫组化染色。红色箭头表示存在微血管。比例尺：50µm。（C，D）组织切片的定量分析，（C）微血管的平均数量和（D）不同处理伤口获得的肉芽组织的平均厚度。结果以平均值±标准差表示，n=5。各组间*p<0.05。

总的来说，本文提出了一种新型冷冻凝胶/水凝胶生物材料，并成功应用于创面愈合治疗。该研究为慢性伤口再生提供了一种极具前景的治疗方法。（文： 8 Mile）