研究简介
2023年，杜克大学的Tatiana Segura（通讯作者）在《Advanced Materials》杂志发表了题为“Exploring the Role of Spatial Confinement in Immune Cell Recruitment and Regeneration of Skin Wounds”的研究文章。本研究探讨了空间限制在皮肤创面免疫细胞募集和再生中的作用，特别是在微孔退火颗粒（MAP）支架中的应用。
图文赏析
微孔退火颗粒（MAP）支架，这是一种由微凝胶颗粒组成的可注射颗粒材料，通过调整微凝胶的直径，研究者能够调控细胞所处空间的孔隙大小，进而研究空间限制（SC）如何影响细胞行为及宿主对生物材料的反应。研究结果表明，MAP支架能够促进具有IgG1偏向的Th2型应答的再生性伤口愈合。特别是使用大直径微凝胶制成的MAP支架，能够促进平衡的促再生性巨噬细胞反应，从而增强伤口愈合，实现成熟胶原的再生，并降低炎症水平。
研究人员通过小鼠模型的皮下植入实验和全层切除伤口愈合模型，探索了不同粒径（40 μm、70 μm 和 130 μm）的MAP支架对免疫细胞募集和宿主反应的影响。研究发现，不同尺寸的微凝胶能够招募不同类型和比例的免疫细胞，且免疫细胞的募集呈现出尺寸依赖性。例如，大尺寸的MAP支架在伤口愈合早期招募了更多的中性粒细胞，而小尺寸的MAP支架则在早期招募了更高比例的Fc𝜖RI+细胞。
在伤口愈合研究中，研究人员观察到130 μm MAP支架处理的伤口在成熟胶原再生和炎症水平降低方面表现最佳。通过Picro-Sirius红染色和Masson三色染色评估了胶原蛋白的结构和成熟度，发现130 μm MAP支架处理的伤口在胶原含量和胶原纤维长度方面均优于对照组。此外，通过免疫组化染色评估了CD11b和𝛼-SMA的表达，结果显示130 μm MAP支架处理的伤口在炎症细胞积累和基质重塑方面表现出更好的恢复。
进一步的流式细胞术分析揭示了不同尺寸MAP支架对巨噬细胞表型的影响。研究显示，大尺寸的MAP支架在伤口愈合过程中促进了早期促再生性巨噬细胞的表型转变，并在伤口愈合后期实现了巨噬细胞反应的及时解决。此外，通过流式细胞术和ELISA检测，研究人员还发现70 μm MAP支架诱导了IgG1偏向的Th2型适应性免疫应答，这可能与伤口愈合过程中的组织再生有关。
研究讨论了MAP支架的孔隙大小如何通过影响免疫细胞的募集和表型调节，进而影响伤口愈合的结果。研究指出，通过精心设计的孔隙大小，可以优化免疫细胞的功能，触发再生而非纤维化。未来的研究方向可以结合MAP支架平台与其他免疫或促再生因子，进一步利用其强大的免疫调节潜力，以实现最佳的皮肤再生。
综上所述，本研究不仅揭示了空间限制在调控免疫细胞行为和促进伤口愈合中的重要性，而且为设计和优化生物材料提供了新的策略，以促进更有效的组织再生和伤口修复。通过调整支架的孔隙大小，研究人员能够精细调控宿主对生物材料的免疫反应，为临床应用提供了新的可能性。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adma.202304049
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