西北大学范代娣教授、雷桓副教授:产氧水凝胶结合电刺激:一种双管齐下促进糖尿病伤口愈合的方法

文摘   2024-11-11 11:50   中国香港  

图1. PVNP-SP 水凝胶合成及伤口愈合应用示意图。

      受光自养生物的启发,西北大学范代娣教授、雷桓副教授等将微藻与导电水凝胶相结合,并证明了电刺激与微藻产氧水凝胶相结合可协同促进慢性伤口愈合。利用[VBIM]Br、NIPAM、PEGDA 和螺旋藻开发了一种水凝胶(PVNP-SP),它具有很强的抗氧化性,[VBIM]Br 的加入赋予了水凝胶导电性,使其能够在外部电场作用下激活电压门控离子通道,从而促进细胞存活和迁移。水凝胶还通过提供持续氧合作用、抑制 HIF-1α 核转位和激活 Nrf2/HO-1 通路来增强细胞的抗氧化能力。值得注意的是,在慢性伤口模型中,PVNP-SP 水凝胶产生的氧气和电刺激的综合效应显著减轻了伤口炎症,促进了胶原沉积和血管生成,并有助于伤口的早期闭合。这种治疗策略在缓解缺氧的同时还结合了电刺激,为改善糖尿病患者的慢性伤口愈合提供了一种非常有效的策略。

      将微藻水凝胶贴片与电刺激相结合的方法证明了在向组织输送氧气的同时结合电刺激协同修复组织的可行性。这种水凝胶易于制造和处理,可用于心肌梗塞、下肢缺血和药物输送等多种治疗,表明其在再生医学中具有潜在的应用前景。

图2. 水凝胶的氧释放和表征:a) PVNP-SP聚合前后的图像;b)螺旋藻图像(比例尺= 100 μm), c)螺旋藻紫外可见光谱;d)不同OD值和干重下对应的标准曲线;E)螺旋藻不同干重时溶解氧释放量的比较;F)螺旋藻和水凝胶产氧的比较;g)光照和黑暗条件下PVNP-SP溶解氧释放量的比较;h i)以75%乙醇为对照组,PVNP-SP中叶绿素OD值及紫外可见光谱监测;j)不同扫描频率下PVNP-SP在37℃时的存储模量G和损耗模量G;k) PVNP-SP溶胀率;l) 37℃时PVNP-SP的失水率。

作者简介:

      范代娣:西北大学二级教授、博士生导师,西北大学生物医药研究院院长,生物材料国家地方联合工程研究中心主任,陕西省生物材料与发酵工程“四主体一联合”工程中心主任,陕西省可降解生物医用材料重点实验室主任。并入选中国化工学会会士、国家“万人计划”领军人才、新世纪“百千万工程”国家级人选、科技部“创新人才推进计划”和西安市首届十佳创新人物,享有国务院政府特殊津贴专家和全国“三·八”红旗手等荣誉。先后承担了国家重点研发计划、国家高技术产业化示范工程、国家“863”计划和国家自然科学基金重点项目等二十项国家级项目。发表学术论文300余篇;获授权发明专利58件,已实施20件;出版专著及著作7部。以第一完成人获国家技术发明奖二等奖、中国专利金奖各1项,省部级科学技术奖一等奖3项等奖励。

      雷桓:西北大学化工学院副教授,目前主要研究方向:生物医用材料水凝胶,微球,纳米材料等在组织再生、免疫调节、抗肿瘤的开发及应用等。在Advanced Science、Journal of Materials Science and Technology、Acta Biomaterialia、Chemical Engineering Journal、Carbohydrate Polymers等期刊发表学术论文20余篇,申请国家发明专利10余项。近年主持国家重点研发计划项目课题、国家自然科学基金、中国博士后科学基金等多项科研项目。

论文信息:

Taishan Liu, Linlin Qu, Chenhui Zhu, Mengdi Guo, Xiaoxuan Ma, Huan Lei*, Daidi Fan*. Oxygen-Generating Hydrogels Combined with Electrical Stimulation: A Dual Approach for Promoting Diabetic Wound Healing. Acta Biomaterialia,2024.

https://doi.org/10.1016/j.actbio.2024.10.049.

50天开放链接:

https://authors.elsevier.com/c/1k1nD6CFjZU2G8

      本研究得到了国家重点研发计划(编号:2019YFA0905200)、中国博士后科学基金(2023TQ0270)和陕西省博士后科研项目(2023BSHEDZZ228)的资助。

Acta Biomaterialia
High impact biomaterials research advancing understanding of structure, properties, and function
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