含甘草酸天麻多糖/壳聚糖水凝胶通过促进巨噬细胞M2极化加速衰老皮肤伤口愈合

本研究开发了一种负载甘草酸(GLY)微球的天麻多糖(GEP)/壳聚糖(CS)复合水凝胶(GM-Gel)，用于治疗衰老相关的慢性皮肤伤口。该水凝胶具有良好的稳定性、生物相容性、抗氧化和抗炎特性，能通过抑制STAT3磷酸化、促进巨噬细胞从促炎M1表型向抗炎M2表型极化，有效缓解慢性炎症，从而加速衰老小鼠皮肤伤口的愈合过程，为慢性难愈合伤口提供了有前景的生物材料新策略。

　　

亮点

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  首次构建了负载甘草酸(GLY)微球的天麻多糖(GEP)/壳聚糖(CS)复合水凝胶(GM-Gel)。
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  GM-Gel能有效促进巨噬细胞从M1表型向M2表型极化。
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  GM-Gel通过抑制STAT3磷酸化和Bax/Caspase-3表达来减轻炎症。
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  该水凝胶在衰老小鼠模型中显著加速了慢性皮肤伤口愈合。

材料

GEP（纯度≥94%）和氧化GEP（OGEP）在实验室制备。首先，测定GEP中甘露糖(Man)、葡萄糖(Glu)和半乳糖(Gal)的摩尔比约为3.2:1.0:3.1。GEP和OGEP的平均分子量分别约为800 kDa和262 kDa。GEP主要由六种类型的糖苷键构成。此外，采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(¹H NMR)分析监测了从GEP到OGEP的结构变化。详细信息和结果图已在支持信息中提供。壳聚糖(CS，脱乙酰度≥95%，分子量约50-100 kDa）和甘草酸(GLY，纯度≥98%）购自中国上海源叶生物科技有限公司。胃蛋白酶（来源于猪胃粘膜）、脂多糖(LPS)、2,2-二苯基-1-苦基肼(DPPH)、2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)和D-半乳糖购自美国Sigma-Aldrich公司。 gastrodin (GAS) 购自中国成都普菲德生物技术有限公司。胎牛血清(FBS)、DMEM高糖培养基、青霉素-链霉素溶液和胰蛋白酶-EDTA消化液购自美国Gibco公司。RAW 264.7细胞（小鼠单核巨噬细胞白血病细胞）购自中国科学院细胞库。所有其他化学品和溶剂均为分析纯。

GM的表征

采用乳化交联法制备了负载GLY的明胶微球(GM)，并使用扫描电子显微镜(SEM)观察GM的微观形态。根据先前报道的研究结果，明胶微球的粒径应在微米或纳米尺度，以模拟细胞外基质环境，从而促进药物溶解和治疗效果。图1A显示，空白明胶微球(BM)和GM均为均匀的球形，表面光滑。通过动态光散射法测量，BM和GM的平均水合粒径分别为125.3 ± 8.5 nm和138.6 ± 10.2 nm（图1B）。BM和GM的Zeta电位分别为-2.4 ± 0.3 mV和-15.7 ± 0.9 mV（图1C）。GLY的成功负载通过FT-IR光谱（图1D）和X射线衍射(XRD)图谱（图1E）证实。GM的载药量为12.7 ± 0.8%，包封率为85.4 ± 1.2%。体外释放曲线表明，GM在磷酸盐缓冲盐水(PBS, pH 7.4)中72小时内表现出持续的GLY释放行为（图1F）。

结论

我们制备了基于GEP的负载GLY微球的水凝胶，用于治疗衰老小鼠皮肤伤口中的慢性炎症。与G-Gel水凝胶相比，复合GM-Gel水凝胶在慢性伤口中表现出显著更优的缓释特性。此外，它还具有优异的生物安全性和生物降解性，使其成为理想的伤口敷料。体外和体内结果表明，GM-Gel通过调节巨噬细胞极化、抑制STAT3磷酸化以及减少Bax和Caspase-3的表达，加速了难以愈合的衰老皮肤伤口的愈合。因此，GM-Gel作为一种有前途的生物活性水凝胶基质，在慢性伤口治疗方面显示出巨大的潜力。