水凝胶连发2篇Nature Materials！

伤口愈合的自然过程是身体尽快形成疤痕组织，以减少感染的机会，减轻疼痛，在较大的伤口中，避免因蒸发而损失水分。目前可用于临床的伤口愈合水凝胶主要是位于伤口表面，在伤口表面充当敷料，这有助于防止伤口干燥。这反过来又帮助伤口更快地愈合，但通常是通过疤痕的形成。

再生医学的目标是使组织功能恢复到生理活性。对于生物材料支架，实现这一目标的最佳策略需要在材料降解与组织再生之间取得平衡。临床和患者因素导致原位化学和物理参数发生很大变化，这使得很难实现降解-再生平衡。

早期进展

早在2015年，加州大学洛杉矶分校Tatiana Segura和Dino Di Carlo等人在Nature Materials发表的论文表明了，他们开发了开发的一种可流动的颗粒状生物材料，即微孔退火颗粒（MAP）水凝胶，提供了一种使平衡更加可行的新方法。这种水凝胶是一种基于微粒的生物材料，可以整合到伤口中而不是只在皮肤上表面。MAP凝胶中的珠子连接在一起，但留下了开放空间，形成了多孔结构，当细胞在伤口部位生长时为细胞提供了支撑。当伤口闭合时，凝胶慢慢溶解，最后只留下愈合的皮肤。

尽管MAP水凝胶可以快速促进细胞生长并加快修复速度，但研究小组注意到，已愈合的皮肤的复杂结构，例如毛囊和皮脂腺，还是非常有限。因此，该研究小组很好奇他们是否可以通过改变他们的生物材料来提高愈合皮肤的质量。

再获突破！

那如何改变材料呢？该研究团队把目标放到了氨基酸的手性上，因为他们之前发现通过使用氨基酸手性可以调节肽纳米胶囊的蛋白水解速率，而2015年那篇论文的MAP凝胶中，其化学连接分子是由一个氨基酸序列组成，而且为天然的L手性的氨基酸。

因此，该加州大学洛杉矶分校的研究团队通过切换肽交联剂的手性（例如，在基质金属蛋白酶（MMP）介导的键裂解位点的L-至D-手性）来减慢MAP支架的酶促降解，而开发出一种生物材料，该材料可显着减少受伤后的疤痕形成，从而使皮肤更有效地愈合。这种新材料一旦伤口闭合就会迅速降解，证明激活适应性免疫反应可以触发创面愈合，从而留下更强壮，更健康的愈合皮肤。成果同样是发表在Nature Materials上。

图|D-MAP通过2型免疫激活将伤口命运从疤痕形成转变为再生

免疫反应的激活

在当前的研究中，研究人员使用鼠伤模型研究了与D-或L-氨基酸交联肽交联的MAP水凝胶如何影响伤口愈合和皮肤再生反应。研究表明，D-氨基酸交联的MAP水凝胶对特定免疫反应的激活引起皮肤再生。

免疫反应加速凝胶降解

这是因为原始的MAP凝胶是用常见的L肽结构制成的，所以它产生了温和的先天免疫应答。但是，当研究小组将重新配制的凝胶放入伤口中时，外来的D手性激活了适应性免疫系统，从而产生了抗体，并激活了包括巨噬细胞在内的细胞，这些细胞靶向伤口处并在伤口闭合后更快地清除了凝胶。

图|D-MAP通过适应性免疫诱导抗体应答和骨髓细胞募集

促进毛囊再生

此外，研究发现用L-MAP水凝胶治疗伤口不会显着提高组织的抗张强度，但是用D-或L/D-MAP进行治疗可导致抗张强度提高约80％。而且，在正常情况下不再生的4mm切除伤口上，通过添加D-MAP可以激活毛囊新生。

图|D-MAP水凝胶可诱导B6小鼠全层皮肤伤口毛囊新生

小结

综上所述，这些研究表明，适应性免疫系统在组织修复中的作用比以前意识到的要复杂得多。该发现表明，对无菌的、可降解的基于微粒的材料进行的工程2型免疫反应可以触发再生而不是纤维化，并进一步支持适应性免疫细胞恢复组织功能的作用。对免疫因子的未来鉴定将使平衡趋向于再生而不是引起疤痕或异物反应，这可能会导致生物材料的改进。

参考文献：

1. Griffin, D.R., Archang, M.M., Kuan, C. et al. Activating an adaptive immune response from a hydrogel scaffold imparts regenerative wound healing. Nat. Mater. (2020). https://doi.org/10.1038/s41563-020-00844-w

2. Griffin, D., Weaver, W., Scumpia, P. et al. Accelerated wound healing by injectable microporous gel scaffolds assembled from annealed building blocks. Nature Mater 14, 737–744 (2015). https://doi.org/10.1038/nmat4294

信息来源：奇物论

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