学术前沿
时空控释药物水凝胶登上Nature子刊
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详细介绍
肥厚性疤痕通常发生在深层创伤、严重烧伤或人皮肤手术切口之后。尽管在皮肤伤口管理方面取得了进步并且提高了存活率，但是肥厚性瘢痕的发生率仍然很高。皮肤伤口的有效愈合对于我们的生存至关重要。尽管皮肤具有很强的再生潜力，但异常的伤口修复可导致功能障碍和毁容性疤痕。皮肤瘢痕形成涉及ECM（细胞外基质）的过度沉积和错位、细胞增多和慢性炎症。 TGFβ信号已与皮肤瘢痕形成密切相关，使其成为潜在的治疗靶标。然而，由于TGFβ信号传导在皮肤伤口修复中的作用是多方面的，因此对TGFβ活性的抑制必须对伤口愈合的分辨/组织重塑阶段具有特异性，以抑制瘢痕形成。 成果简介于此，芝加哥大学Xiaoyang Wu和华东理工大学朱麟勇等人设计了一种脉动性药物释放平台，通过将无缝合伤口闭合水凝胶材料与可生物降解的微胶囊系统相结合来实现无瘢痕伤口愈合，该微胶囊系统可定制为在所需时间释放其在皮肤伤口中的内容物。成果发表在Nature Communications上。
整体设计目前，已经测试了用不同方法制造的微胶囊的药物递送。但是，大多数微胶囊将以连续方式释放其内容物。为了解决这个问题，研究人员开发了一种水-油-水双重乳液策略，将蛋白质包封在可光交联的聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）壳内，该壳可以在给药后产生具有脉动式药物释放动力学的微胶囊，即可以以时空特异性方式递送TGFβ信号传导抑制剂。 值得注意的式，采用的独特的基于光诱导的亚胺交联反应的水凝胶进行的皮肤伤口治疗，可以有效地将多种生物相容性大分子与PLGA-NB胶囊交联，而无需进行化学修饰。交联可导致材料与微胶囊，水凝胶和伤口表面之间紧密且化学键合的界面成功整合，从而促进皮肤伤口的愈合。
图|工程PLGA微胶囊，可通过光诱导交联整合到皮肤伤口中 时空控制释放皮肤伤口愈合是一个动态的交互过程，通常分为四个不同的阶段：止血、炎症、上皮再形成和组织重塑。尽管可能存在时空重叠，但可以为每个单独的阶段确定关键的时间窗口。PLGA-NB胶囊可以用不同的成分和制造方法制备，以适应货物释放动力学。因此，可以想到的是，可以使用PLGA-NB胶囊制备更先进的伤口敷料，该胶囊可以在不同的目标时间窗口释放不同的因子。例如，具有较快释放动力学的胶囊可用于递送多种生长因子，包括可促进角质形成细胞增殖、肉芽组织形成和血管生成以增强皮肤伤口修复的TGFβ。 除了传统的伤口治疗外，还充分证明自体或同种异体表皮祖细胞可用于治疗大面积烧伤创面和慢性皮肤损伤，例如糖尿病足溃疡。凭借其强大的生物相容性，该材料将允许并支持CEA（培养的表皮自体移植）设备或同种异体皮肤移植物的潜在移植。此外，材料独特的光凝胶化工艺还可用于通过干细胞喷雾促进皮肤伤口愈合。
图|PLGA-NB递送平台可促进兔子和猪皮肤伤口愈合模型的无疤伤口愈合 参考文献：Zhang,J., Zheng, Y., Lee, J. et al. A pulsatile release platform based onphoto-induced imine-crosslinking hydrogel promotes scarless wound healing. NatCommun 12, 1670 (2021).https://doi.org/10.1038/s41467-021-21964-0
整体设计目前，已经测试了用不同方法制造的微胶囊的药物递送。但是，大多数微胶囊将以连续方式释放其内容物。为了解决这个问题，研究人员开发了一种水-油-水双重乳液策略，将蛋白质包封在可光交联的聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）壳内，该壳可以在给药后产生具有脉动式药物释放动力学的微胶囊，即可以以时空特异性方式递送TGFβ信号传导抑制剂。 值得注意的式，采用的独特的基于光诱导的亚胺交联反应的水凝胶进行的皮肤伤口治疗，可以有效地将多种生物相容性大分子与PLGA-NB胶囊交联，而无需进行化学修饰。交联可导致材料与微胶囊，水凝胶和伤口表面之间紧密且化学键合的界面成功整合，从而促进皮肤伤口的愈合。
图|工程PLGA微胶囊，可通过光诱导交联整合到皮肤伤口中 时空控制释放皮肤伤口愈合是一个动态的交互过程，通常分为四个不同的阶段：止血、炎症、上皮再形成和组织重塑。尽管可能存在时空重叠，但可以为每个单独的阶段确定关键的时间窗口。PLGA-NB胶囊可以用不同的成分和制造方法制备，以适应货物释放动力学。因此，可以想到的是，可以使用PLGA-NB胶囊制备更先进的伤口敷料，该胶囊可以在不同的目标时间窗口释放不同的因子。例如，具有较快释放动力学的胶囊可用于递送多种生长因子，包括可促进角质形成细胞增殖、肉芽组织形成和血管生成以增强皮肤伤口修复的TGFβ。 除了传统的伤口治疗外，还充分证明自体或同种异体表皮祖细胞可用于治疗大面积烧伤创面和慢性皮肤损伤，例如糖尿病足溃疡。凭借其强大的生物相容性，该材料将允许并支持CEA（培养的表皮自体移植）设备或同种异体皮肤移植物的潜在移植。此外，材料独特的光凝胶化工艺还可用于通过干细胞喷雾促进皮肤伤口愈合。
图|PLGA-NB递送平台可促进兔子和猪皮肤伤口愈合模型的无疤伤口愈合 参考文献：Zhang,J., Zheng, Y., Lee, J. et al. A pulsatile release platform based onphoto-induced imine-crosslinking hydrogel promotes scarless wound healing. NatCommun 12, 1670 (2021).https://doi.org/10.1038/s41467-021-21964-0
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