DFO负载PDA纳米颗粒通过微环境调控促进3D干细胞球治疗糖尿病创面的机制研究

糖尿病创面修复面临微环境失衡的严峻挑战，浙江大学团队创新性构建了DFO负载介孔聚多巴胺纳米颗粒(M@D)与3D脂肪干细胞球(3D-ADSCs)的GelMA水凝胶复合体系。该研究证实M@D能有效清除ROS、缓释DFO促进血管新生，显著提升干细胞存活率并增强其旁分泌功能，通过NF-κB/Th17等多通路协同作用加速创面愈合，为糖尿病慢性创面治疗提供了细胞-材料联合治疗新策略。

　　

糖尿病已成为全球最常见的慢性疾病之一，其并发症糖尿病创面因高糖微环境导致的氧化应激、慢性炎症和血管再生障碍，使得超过50%患者难以实现创面完全愈合。传统治疗方法如负压伤口治疗、高压氧疗等效果有限，而干细胞疗法虽具潜力，但移植后的恶劣微环境严重制约其疗效。面对这一临床难题，温州医科大学和浙江大学联合团队在《Materials Today Bio》发表创新研究，通过材料科学与细胞疗法的交叉融合，开发出能主动调控病理微环境的治疗新策略。

研究团队采用三大关键技术：通过AggreWell? 400板制备均一3D脂肪干细胞球(3D-ADSCs)；利用模板法合成具有介孔结构的聚多巴胺纳米颗粒(MPDA)并负载铁螯合剂脱铁胺(DFO)构建M@D纳米系统；将二者整合至光交联明胶甲基丙烯酰胺(GelMA)水凝胶形成功能性生物支架。研究还运用激光多普勒血流成像、RNA测序和免疫荧光等多维度评价体系。

【3D-ADSCs球体的分离与表征】
实验证实从大鼠腹股沟脂肪分离的ADSCs高表达CD29/CD90（>93%），具有成骨/成脂/成软骨三系分化能力。通过低吸附微孔板形成的3D球体呈现88.59%压缩率，E-cadherin表达显著高于2D培养，且能维持良好细胞活性。

【MPDA和M@D纳米颗粒特性】
TEM显示MPDA具有碗状介孔结构，DFO负载效率达49.8%。FT-IR证实DFO通过亚胺键稳定结合，pH响应性释放特性使其在创面酸性环境中释放率提升至90.61%（pH5.5 vs 7.4的64.14%）。

【抗氧化与铁死亡抑制】
MPDA对DPPH和O₂
^.-
清除率分别达60%和28%，M@D处理使RSL3诱导的铁死亡细胞中铁离子水平降低，GPX4表达恢复，证实其通过铁螯合双途径抑制氧化损伤。

【水凝胶性能优化】
含5% GelMA的M@D水凝胶展现优异自愈合性（应变2000%可逆）和剪切稀化特性。体内外降解实验显示7天降解率93.8%，与创面修复周期匹配。

【细胞保护与血管生成】
在TBHP诱导的氧化应激中，M@D使ADSC存活率提升至71.74%。Transwell实验显示S&M@D组HUVEC迁移数达682个，Matrigel实验显示血管节点数增加至187个，Western blot证实HIF-1α/VEGF表达显著上调。

【免疫调节机制】
RNA测序揭示S&M@D组NF-κB和Th17分化通路下调。免疫荧光显示创面M2型巨噬细胞(Arg-1⁺
/F4/80⁺
)比例升至62.5%，而M1型(iNOS⁺
)降至45%。

【糖尿病创面修复】
STZ诱导的糖尿病小鼠模型中，S&M@D治疗组7天即实现创面闭合，较对照组提前7天。激光多普勒显示第7天血流灌注显著改善，CD31⁺
血管密度增加，Masson染色显示胶原排列更有序。

该研究创新性地将材料特性与细胞功能相耦合：MPDA纳米颗粒作为"微环境调节器"清除ROS，DFO持续释放促进血管化，而3D-ADSCs球体则发挥"活性药库"作用。这种级联治疗策略突破了传统细胞移植的微环境限制，其意义在于：①首次揭示3D干细胞球与pH响应性纳米颗粒的协同机制；②为糖尿病创面提供可注射式治疗方案；③建立的"材料-细胞"双功能平台可拓展至其他缺血性疾病。研究也存在局限，如未阐明球体最佳尺寸效应，异体移植免疫原性需进一步评估。未来通过微流控技术规模化制备、结合基因编辑增强干细胞功能，将推动该策略的临床转化。