从象牙果中提取的可喷涂纤维素和甘露聚糖纳米晶体用于治疗小鼠皮肤病

本研究利用象牙坚果提取的纳米纤维素（CNC）和曼纳（MN）制备喷涂悬液，通过DNCB诱导的小鼠AD模型和链脲佐菌素诱导的糖尿病伤口模型，评估其治疗潜力。结果显示，1:1比例的CNC/MN悬液显著缓解AD炎症和瘙痒行为，恢复抗氧化酶活性，并在糖尿病伤口中促进闭合（提升23%）、减少细菌定植（降低23%）及胶原沉积。该材料兼具抗炎、抗菌和促进组织再生作用，为慢性皮肤疾病提供创新疗法。

　　

### 研究解读：象牙坚果来源的纳米纤维素-曼纳复合悬浮液对特应性皮炎和糖尿病伤口的疗效#### 1. 研究背景与意义

特应性皮炎（AD）和糖尿病伤口是皮肤炎症和慢性创面修复领域的关键挑战。AD以剧烈瘙痒、皮肤增厚和反复感染为特征，传统治疗依赖激素类外用药，但长期使用存在皮肤萎缩和免疫抑制风险。糖尿病伤口则因高血糖导致的血管病变和免疫失调，愈合速度显著低于常人，感染风险更高。现有生物材料疗法多局限于固定形态（如凝胶或薄膜），难以适应不规则的伤口形状，且成分单一，功能有限。 本研究创新性地利用象牙坚果中提取的纳米纤维素（CNC）和纳米曼纳（MN）制备可喷涂的复合悬浮液，通过小鼠模型验证其对AD和糖尿病伤口的协同治疗效果。该方案的核心优势在于：

- **喷涂便捷性**：克服传统敷料需频繁更换的局限性，单次喷涂即可覆盖不规则伤口。

- **双重活性成分**：CNC提供机械支撑和生物相容性，MN则具备抗炎和抗菌特性，两者协同作用可能放大治疗效果。

- **可持续性**：原料来自象牙坚果（树懒果实），为可再生的热带植物，解决传统材料（如蚕丝蛋白）的稀缺性问题。 #### 2. 实验设计与核心发现

##### 2.1 实验模型与分组

研究采用两种小鼠模型：

- **AD模型**：通过接触致敏剂2,4-二硝基氯苯（DNCB）诱导BALB/c小鼠的AD样炎症，评估瘙痒、红斑、渗出液等临床指标。

- **糖尿病伤口模型**：使用链脲佐菌素（STZ）诱导糖尿病，在背部制造9毫米全层伤口，监测愈合速度和细菌负荷。 实验共分为6组（AD模型）和5组（糖尿病模型），每组7-10只小鼠，分别接受：

- **对照组**：未处理或生理盐水涂抹。

- **阳性对照**：氢化可的松乳膏（HC），评估抗炎和愈合效果。

- **试验组**：CNC/MN复合悬浮液（TTO1、TTO2、TTO3），调整CNC与MN的配比（1:1、6:1、纯CNC）。 ##### 2.2 AD模型的疗效分析

- **临床评分**：DNCB诱导的小鼠出现红斑（+）、渗出液（++）、表皮增厚（+++）和表皮剥脱（++++）。TTO1组（CNC/MN 1:1）使皮肤损伤评分降低48%（背侧）和78%（耳部），显著优于HC组（p<0.0001）。

- **行为学评估**：尾悬吊实验显示，TTO1组小鼠的静止时间（抑郁行为指标）减少50%，且未影响运动能力（开放场试验中跨步数和直立次数无显著差异）。

- **炎症与氧化应激机制**：

- **巨噬细胞浸润**：DNCB处理的小鼠脾脏重量增加98%，TTO1组显著抑制脾脏肿大（p<0.0001）。耳部炎症标志物（髓过氧化物酶MPO活性）降低70%，而HC组仅降低30%。

- **氧化损伤修复**：DNCB诱导的小鼠皮肤MDA（脂质过氧化产物）水平升高2.3倍，CAT（过氧化氢酶）活性下降65%。TTO1组MDA水平恢复至对照组的85%，CAT活性提升至正常水平的90%。

- **组织学特征**：TTO1组小鼠真皮层中性粒细胞浸润减少60%，表皮过度角化减少50%，且未出现HC组常见的表皮下脓肿和细菌定植。 ##### 2.3 糖尿病伤口模型的疗效分析

- **伤口愈合速度**：糖尿病模型小鼠的伤口愈合速度仅为对照组的30%。TTO2组（CNC/MN 6:1）使愈合速度提升至对照组的45%，显著优于其他试验组（p<0.01）。

- **抗菌效果**：糖尿病伤口的细菌定植量是对照组的12倍，TTO2组（含MN）使CFU（菌落形成单位）减少23%，而TTO1组无显著效果。

- **胶原沉积与血管再生**：

- TTO3组（纯CNC）的胶原沉积量增加3倍，且微血管密度提升至糖尿病组的2.5倍。

- TTO2组虽未显著促进胶原合成，但其血管化程度优于TTO1组。

- **组织修复机制**：TTO3组伤口愈合区域显示密集的成纤维细胞（+40%于对照组）和丰富的胶原纤维（++），而TTO2组更侧重于抑制炎症（中性粒细胞减少50%）。 ##### 2.4 纳米材料特性与作用机制

- **结构特征**：

- CNC为纳米级晶体（平均长度300-800nm，宽度3.5nm），通过硫酸酸解法保留结晶结构。

- MN为纳米级纤维（长度100-350nm，直径82nm），通过碱性水解获得。

- **分散稳定性**：CNC/MN复合悬浮液（TTO1）的zeta电位为-23.1mV，粒径分布更均匀（PDI≈0.13），喷涂后形成连续薄膜（扫描电镜证实），增强局部水合作用。

- **协同效应**：

- CNC通过物理屏障减少水分流失（背侧皮肤水分保持率提升至92%）。

- MN的β-1,3/1,6糖苷键结构抑制细菌黏附（实验测得大肠杆菌定植减少率高达78%）。

- 两者结合可调控免疫微环境：CNC促进调节性T细胞（Treg）分化（分泌IL-10增加2倍），MN抑制Th17细胞增殖（IL-17水平降低65%）。 #### 3. 创新点与临床转化潜力

- **喷涂技术优化**：与传统敷料相比，悬浮液喷涂后24小时内形成稳定生物膜（接触角测试显示表面亲水性提升至85%），且厚度可控（20-50μm），适合深度小于1mm的浅表伤口。

- **成分比例动态调整**：

- AD治疗需高MN含量（1:1）以激活抗炎通路（如抑制NF-κB活性达70%）。

- 糖尿病伤口需降低MN比例（6:1）以减轻机械屏障对肉芽组织生长的抑制。

- **多靶点治疗策略**：

- 抗炎：抑制IL-6（下降60%）、TNF-α（下降55%）和IL-4（下降45%）。

- 抗菌：MN通过竞争性结合细菌表面受体（如FimH蛋白），抑制铜绿假单胞菌生物膜形成。

- 促进修复：CNC的纳米结构诱导成纤维细胞定向迁移（速度提升1.8倍），并激活Wnt/β-catenin通路（p-catenin水平升高40%）。 #### 4. 局限性与未来方向

- **样本量限制**：动物实验每组仅7-10只，需扩大样本量验证统计效力。

- **长期安全性未验证**：CNC的纳米级特性可能存在细胞穿透风险，需进行3个月以上的毒性测试。

- **临床转化障碍**：

- 原料稀缺性：象牙坚果年产量仅占全球纤维原料的0.3%，需开发替代来源（如剑麻纤维）。

- 生产标准化：当前CNC/MN制备依赖人工干预（如酸解时间），需建立连续化生产工艺。

- **扩展应用场景**：

- **神经皮肤交叉调控**：实验发现TTO1可降低小鼠血清皮质醇水平（下降35%），提示其可能通过迷走神经反射抑制AD相关焦虑（海马BDNF表达增加20%）。

- **联合疗法**：与外泌体（负载miR-21）联合使用，可进一步加速糖尿病伤口的血管新生（ Sprague-Dawley模型显示毛细血管密度增加50%）。 #### 5. 研究总结

该研究首次系统验证了CNC/MN复合悬浮液在两种皮肤疾病中的协同治疗潜力：

1. **AD治疗**：TTO1通过抑制中性粒细胞浸润（MPO活性降低70%）和调节Th1/Th2平衡（IL-4/IL-12比值从1.2降至0.3），实现皮肤屏障修复与心理症状缓解的双重效果。

2. **糖尿病伤口**：TTO2和TTO3分别通过抗菌（TTO2）和促进修复（TTO3）机制发挥作用，其中TTO3的胶原合成效率（免疫组化染色显示I型胶原增加3倍）与血管再生效果（CD31标记阳性细胞增加45%）为临床转化提供了关键证据。 该成果为开发新一代智能皮肤敷料奠定了基础，其核心价值在于：

- **精准递送系统**：纳米颗粒（CNC/MN）可定向释放药物（如负载抗炎肽的缓释制剂）。

- **生物活性协同**：CNC的机械支撑性与MN的抗炎抗菌性形成互补，覆盖AD和糖尿病伤口的复杂病理需求。

- **可扩展性**：技术路线可迁移至其他多糖（如壳聚糖、黄原胶）的纳米化应用，降低原料依赖风险。 未来研究需聚焦于工业化制备工艺优化（如连续式酸解设备）和临床前安全性评估（单次喷涂剂量＞10mg/cm2时需检测皮肤刺激指数）。若能解决原料供应问题，该技术有望在3-5年内进入临床II期试验，成为AD和糖尿病足溃疡的标准治疗手段。