难愈合伤口,如糖尿病相关皮肤病变引起的糖尿病足溃疡,存在细菌感染、长期炎症、下血管重塑和细胞增殖等问题,严重影响公共卫生医疗体系。尤其是伴有细菌感染的糖尿病皮肤病变,损伤相关分子模式(DAMP)和病原体相关分子模式(PAMP)都参与组织重塑。巨噬细胞是重要的免疫细胞,在细菌清除和炎症调节中起关键作用。在细菌感染的微环境中,巨噬细胞激活为M1表型以维持促炎特性并杀死细菌。一方面,M1分泌IL-6和TNF-α等细胞因子,以募集巨噬细胞和T细胞活化。另一方面,M1分泌补体分子来标记细菌,促进吞噬细菌。一旦感染得到控制,巨噬细胞就会转化为M2表型并分泌细胞因子以减少M1激活并促进组织重塑。因此,通过顺序调控巨噬细胞表型以适应不同阶段的伤口修复,是促进糖尿病皮肤缺损修复的有效途径。
光热疗法(PTT)因其高时空选择性、低侵入性和通用性在杀死细菌方面得到了广泛研究。除杀菌外,PTT还具有免疫调节能力。通过将活化热休克蛋白1(HSP-1)结合到TNF-α的5'-非翻译区,利用温和高温(约40°C)显著抑制TNF-α。有学者制备了涂敷PDA的HA纳米棒状阵列,发现轻度发热范围温度(41±1℃)可以加速M1向M2的转变。较高水平的PTT可诱导炎症反应并促进大量促炎细胞因子的分泌。聚吡咯(Ppy)是一种近红外光(NIR)响应性试剂,Ppy涂层诱导的PTT可以通过DAMPs诱导的补体受体系统激活来控制巨噬细胞的吞噬作用。此外,随着NIR照射结束,巨噬细胞的表型从M1转变为M2。
图1 水凝胶的形态和光热特性(摘自Biomaterials)
水凝胶具有良好的维持生物活性、缓释和药物稳定递送的能力,广泛用于皮肤修复敷料。透明质酸(HA)是由n-乙酰-d-氨基葡萄糖和d-葡萄糖醛酸通过β-1,4-糖苷键形成的天然线性多糖,是皮肤细胞外基质(ECM)的成分之一。HA敷料具有调节血管壁渗透性,调节蛋白质、水和电解质的扩散和转移,以及促进伤口愈合等多种重要的生理功能,已经在临床上使用了三十多年。然而,HA较弱的力学性能和较快的降解速度限制了其应用。因此,可以将两种或三种成分添加到HA中以形成杂化水凝胶来克服上述缺点。
聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇(PEG)是伤口敷料中最常用的成分,无毒且具有良好的生物相容性。因此,该研究制备了由HA、PVA、PEG和不同浓度的Ppy组成的复合水凝胶,分别用DPHW、TPHG和TPHB表示。体外和体内实验研究了其抗菌能力,RNA-seq进一步分析了水凝胶的杀菌机制,并在体内分析了水凝胶的免疫反应。此外,作者还研究了有或无NIR刺激下,水凝胶对糖尿病大鼠细菌感染皮肤修复的影响。
参考消息:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014296122400499X?via%3Dihub
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