含 MnO2纳米颗粒与钩吻素的含硒聚氨酯纳米纤维:调控 ROS 与炎症,助力糖尿病伤口愈合

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Biomaterials Advances 5.5

编辑推荐:

  为解决糖尿病伤口因活性氧(ROS)和炎症阻碍愈合的问题,研究人员制备了含 MnO2纳米颗粒和钩吻素(GSV)的 ROS 响应性含硒聚氨酯纳米纤维(PUF)。结果显示该敷料细胞毒性低、ROS 清除能力强,能加速伤口愈合,对糖尿病伤口治疗意义重大。

  在糖尿病的诸多并发症里,糖尿病伤口(DW)的治疗堪称一大难题。想象一下,糖尿病患者受伤后,伤口就像陷入了一场 “恶性循环” 的战斗。体内过高的活性氧(ROS)水平,就像战场上失控的炮火,肆意破坏细胞;同时,炎症反应也被过度激活,大量促炎细胞因子释放,使得伤口局部环境持续恶化。这种恶劣的环境严重阻碍了伤口的正常愈合进程,给患者带来极大痛苦,不仅增加了治疗成本,还可能引发感染等更严重的后果。据统计,全球约有 40 - 6000 万人深受其害。
在探寻糖尿病伤口愈合的艰难道路上,研究人员发现了一些关键线索。环鸟苷酸 - 腺苷酸合成酶(cGAS) - 干扰素基因刺激蛋白(STING)这条信号通路,在正常情况下能帮助身体抵御微生物入侵,但在糖尿病伤口这种特殊环境下,却 “倒戈相向”。高糖环境激活了 STING,导致炎症反应加剧,还抑制了血管生成,使得伤口愈合雪上加霜。不过,抑制 STING 被证实能促进血管形成,对伤口修复至关重要。

另外,纳米材料领域的发展为解决这一难题带来了新希望。像具有天然抗氧化酶样特性的纳米酶,能有效清除 ROS,其中二氧化锰(MnO2)及其衍生物表现突出,具有超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)样活性,可将伤口处的过氧化氢(H2O2)降解为氧气。而钩吻素(GSV),这种从传统药用植物钩吻中提取的生物碱,被发现能特异性抑制与炎症相关的 STING 信号通路,在烧伤伤口和败血症治疗中已初露锋芒,只是在糖尿病伤口治疗方面的研究还比较少。

在这样的背景下,为了打破糖尿病伤口愈合的困境,研究人员展开了一场科研攻关。虽然文中未明确提及研究机构,但他们精心制备了一种新型材料 —— 含 MnO2纳米颗粒和 GSV 的 ROS 响应性含硒聚氨酯纳米纤维(PUF),并在《Biomaterials Advances》上发表了相关研究成果。这种材料就像一个 “智能医疗兵”,具备双重功能,既能清除 ROS,又能抑制炎症,为糖尿病伤口愈合带来新的曙光。

研究人员采用了一系列技术方法来开展这项研究。首先是材料制备技术,将 MnO2纳米颗粒和 GSV 融入含硒聚氨酯(PCLUSe)聚合物纳米纤维中,通过调整电压、溶液粘度以及喷头与收集器的距离等参数,制备出性能良好的纳米纤维敷料。其次,运用扫描电子显微镜(SEM)对纳米纤维的形貌进行观察,以了解其表面特征和结构。另外,还通过细胞实验评估敷料的细胞毒性,以及采用相关检测方法测定其 ROS 清除能力和对炎症相关指标的影响。

制备及表征 PUF 和 MnO2/GSV/PUF


通过上述制备方法,成功得到了目标纳米纤维。从 SEM 图像可以看出,纳米纤维(NFs)表面均匀,没有珠子或液滴,具有较大的表面积和离散的多孔结构。这种结构有利于药物的负载和释放,为后续发挥治疗作用奠定了基础。

细胞毒性评估


对制备的 MnO2/GSV/PUF 敷料进行细胞毒性测试,结果显示其细胞毒性极低,细胞活力超过 80%。这表明该敷料对细胞的损伤较小,在实际应用中具有较高的安全性,不会对伤口周围的正常细胞造成严重损害,为伤口愈合提供了一个相对友好的环境。

ROS 清除能力测试


研究发现,MnO2/GSV/PUF 敷料展现出强大的 ROS 清除能力,清除率高达 87%。这得益于含硒聚氨酯本身的 ROS 清除特性以及 MnO2纳米颗粒的协同作用。它们就像一个个 “ROS 清洁工”,能够迅速有效地清除伤口处过多的 ROS,减少细胞受到的氧化损伤,从而为伤口愈合创造有利条件。

炎症相关指标检测


进一步研究发现,该敷料能够显著抑制促炎细胞因子的表达。这是因为 GSV 能够特异性抑制 STING 信号通路,从而有效减轻炎症反应。炎症的减轻对于伤口愈合至关重要,它可以减少炎症对组织的破坏,促进细胞的增殖和迁移,有利于伤口的修复。

体内实验验证


在全层糖尿病伤口模型中进行的体内实验,是对该敷料治疗效果的关键检验。实验结果令人振奋,使用 MnO2/GSV/PUF 敷料后,糖尿病伤口在 14 天内的愈合率高达 92%。通过检测发现,伤口处的细胞因子水平降低,上皮化进程加快,胶原蛋白沉积均匀,且胶原蛋白沉积比例最高可达 60%。这一系列变化充分证明了该敷料在促进糖尿病伤口愈合方面的显著效果。

综合上述研究结果,研究人员成功制备并表征了多功能的 MnO2纳米颗粒和 GSV 负载的 ROS 响应性含硒弹性纳米纤维。这种纳米纤维通过含硒聚氨酯和 MnO2纳米颗粒的特性降低 ROS 水平,同时利用 GSV 减轻伤口炎症,在全层糖尿病伤口模型中加速了伤口愈合。

这项研究意义重大。从临床角度来看,它为糖尿病伤口的治疗提供了一种全新的、更有效的策略,有望改善糖尿病患者的生活质量,减轻患者的痛苦和医疗负担。从科研角度来说,为开发新型伤口敷料提供了新思路,推动了纳米材料在生物医学领域的应用研究。不过,目前的研究还处于初步阶段,未来还需要进一步开展更深入的研究,比如长期安全性评估、大规模临床试验等,以确保这种材料能够真正应用于临床,为广大糖尿病患者带来切实的福祉。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号