基于锰的多金属氧酸盐纳米酶与二甲双胍共功能化水凝胶通过增强吞噬细胞的吞噬作用促进糖尿病伤口的再生

通过构建靶向树突状细胞（DCs）的GPP-M@L水凝胶，整合MnPOM纳米酶与二甲双胍，恢复糖尿病溃疡中DCs-Macrophages的循环胞外清除（efferocytosis）机制，显著加速伤口愈合。该水凝胶通过修复线粒体ATP合成能力增强DCs清除凋亡细胞功能，并激活PI3K/Akt通路促进Macrophages M2极化，形成自维持的免疫修复环路，同时改善微环境并促进血管化与胶原沉积。

　　
该研究聚焦于糖尿病伤口愈合中免疫微环境的失衡问题，提出通过调控巨噬细胞和树突状细胞（DCs）间的“循环性凋亡清除机制”（cyclic efferocytosis）实现治疗突破。研究团队通过整合锰掺杂多氧阴离子簇（MnPOM）纳米酶与二甲双胍（Met）的靶向递送系统，成功构建了GPP-M@L多功能水凝胶，为糖尿病慢性创面治疗提供了创新解决方案。

**核心发现与机制解析：**
1. **糖尿病伤口的免疫微环境特征**
研究揭示了高血糖微环境下巨噬细胞和DCs功能受损的恶性循环：高血糖导致线粒体电子传递链（MRC）功能障碍，引发活性氧（ROS）堆积，抑制细胞凋亡清除能力；同时，免疫细胞功能失调加剧炎症反应和细胞凋亡堆积，形成“高血糖-免疫失衡-凋亡清除失效”的闭环。这种病理状态表现为伤口慢性炎症、血管新生障碍和胶原沉积不足。

2. **GPP-M@L水凝胶的多效协同作用**
该水凝胶通过双重递送系统实现精准调控：
- **纳米酶递送模块**：MnPOM纳米酶通过模拟超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性，清除ROS并修复线粒体膜电位。实验证实，MnPOM可将氧自由基清除效率提升272 U/ml（SOD活性），同时通过质子泄漏监测发现线粒体呼吸链复合体活性恢复率达85%以上。
- **靶向递送系统**：采用12肽（Dcpep）修饰的脂质体（Lipo-Dcpep@MnPOM）实现DCs特异性递送，经流式细胞术验证靶向效率达92.3±1.5%，显著高于非靶向组（41.7±2.8%）。这种靶向性确保了药物递送的精准性和安全性。

3. **双向调控的efferocytosis循环建立**
实验显示GPP-M@L通过以下机制重构免疫微环境：
- **DCs功能修复**：MnPOM使线粒体ATP合成酶（ATP5A）表达量提升3.2倍，ROS水平降低至对照组的17.5%。经电镜观察，线粒体嵴结构完整性恢复率达89%，证明MRC功能显著修复。
- **巨噬细胞极化调控**：通过分泌生长分化因子15（GDF15），GPP-M@L促使M1型巨噬细胞向M2型转化，其CD206+/iNOS比值从0.38提升至2.71。 conditioned medium实验证实，这种转化可使巨噬细胞吞噬效率提升4.3倍。
- **正反馈循环形成**：M2型巨噬细胞通过释放PDGF和VEGF等生长因子，促进DCs增殖和迁移。机制研究表明，Rap1信号通路激活使DCs伪足形成能力提升2.8倍，与巨噬细胞分泌的GDF15形成协同效应。

4. **伤口修复的跨维度调控**
临床前研究显示GPP-M@L具有多维度治疗优势：
- **血管新生增强**： Matrigel管状形成实验表明，GPP-M@L组血管节点数较对照组增加4.6倍，管腔长度延长2.3倍，CD31阳性血管密度提升至28.5±2.1个/mm2。
- **胶原沉积优化**：Masson染色显示，14天时GPP-M@L组胶原面积占比达67.2±3.1%，显著高于对照组的42.8±2.7%。
- **组织再生同步**：H&E染色显示，14天时伤口闭合率达92.3±2.1%，创面表皮再生完整度达89.5%，伴毛囊和皮脂腺正常再生。

**技术突破与创新性：**
- **材料设计创新**：采用GelMA/PVA/PCA三元复合水凝胶，通过氢键和酰胺键形成三维网络结构，机械强度较纯GelMA提升4.2倍（压缩模量达253.8±18.7 kPa），同时实现pH响应型降解（8天降解率<15%）。
- **递送系统优化**：脂质体粒径调控在110±15 nm，Zeta电位优化至+21.1 mV，确保与DCs膜电位（+10~+30 mV）匹配。动物实验显示，该系统在糖尿病大鼠创面24小时靶向摄取率达78.9±4.2%。
- **动态监测机制**：通过ATP5A荧光强度动态监测（波长543 nm），建立线粒体功能修复的量化评估体系，ATP合成量从对照组的68.5±6.2 μM提升至153.2±12.7 μM。

**临床转化价值：**
研究团队已建立完整的转化路径：
1. **生物相容性验证**：CCK-8实验显示，GPP-M@L在≤140 μg/ml浓度下细胞存活率>98.5%，主要器官（心、肝、肾等）H&E染色显示正常组织结构完整。
2. **抗菌协同作用**：结合PCA的抗菌活性（抑菌率71.3±2.1% vs 38.6±3.8%），可有效抑制伤口继发感染。
3. **长期疗效评估**：28天追踪显示，GPP-M@L组伤口复发率从对照组的43.2%降至8.7%，且血管新生密度维持稳定（>26.5个/mm2）。

**未来研究方向：**
1. **规模化生产**：需解决多组分复合物的标准化制备工艺，包括MnPOM与脂质体的负载比例优化（当前最佳配比为1:0.8， encapsulation efficiency 79.1%）。
2. **长期安全性**：动物实验显示14天后水凝胶完全降解，但需评估持续6个月以上的免疫调节效果。
3. **联合疗法开发**：与PD-1抑制剂联用可使愈合速度提升至对照组的2.3倍，提示免疫检查点可能参与调控。

本研究不仅建立了首个“循环性凋亡清除”干预模型，更开创了纳米酶-药物协同递送系统在糖尿病创面治疗中的应用范式。其核心价值在于揭示了DCs作为免疫调节“引擎”的作用机制，为慢性炎症相关疾病（如类风湿关节炎、炎症性肠病）提供了新的治疗靶点。根据临床前数据推算，该疗法有望将糖尿病足溃疡的平均愈合时间从目前的11.2天缩短至6.8天，显著降低截肢风险（从28.4%降至4.7%）。