双生长因子功能化丝胶水凝胶的生物合成及其在糖尿病小鼠慢性伤口愈合中的协同促进作用

本研究针对糖尿病慢性难愈性伤口治疗中生长因子(GFs)资源有限、成本高且体内不稳定的临床难题，创新性地通过转基因家蚕丝腺生物反应器合成高表达表皮生长因子(EGF)和血小板衍生生长因子-BB(PDGF-BB)的功能性蚕丝纤维，并以此为基础构建了具有可调材料性能的双GFs丝胶水凝胶(E/P-SH)递送系统。该系统展现出优异的细胞粘附性和生物相容性，能持续释放双GFs协同促进细胞增殖迁移，通过减轻炎症反应和促进血管化，在12天内显著促进糖尿病小鼠全层皮肤伤口愈合，胶原排列更有序且上皮化程度更高。该研究为临床糖尿病伤口治疗提供了新型生物材料解决方案。

　　

慢性难愈性伤口如糖尿病足、压疮等严重影响全球患者生活质量，而生长因子(Growth Factors, GFs)疗法因其能促进细胞增殖分化被视为潜在解决方案。然而现有GFs临床应用面临三大瓶颈：来源受限导致成本高昂、体内稳定性差、以及单一GFs治疗效果有限。尤其对于糖尿病慢性伤口这种涉及多重病理机制的复杂病症，如何实现多种GFs的协同递送成为关键科学问题。与此同时，传统蚕丝蛋白材料——丝胶(sericin)因其优异的机械性能、生物相容性和蛋白保护能力，在组织工程领域展现出独特优势，但其作为GFs递送载体的潜力尚未充分开发。

针对这些挑战，西南大学的研究团队创新性地将合成生物学与生物材料学交叉融合，通过转基因家蚕技术规模化生产功能性蚕丝，并开发出双GFs协同作用的丝胶水凝胶递送系统。相关研究成果发表在《Bioactive Materials》期刊，为解决糖尿病慢性伤口治疗难题提供了新思路。研究人员首先通过基因工程构建了表达人源EGF和PDGF-BB的转基因家蚕品系，随后从蚕丝中提取活性生长因子和丝胶蛋白，制备出四种水凝胶：野生型丝胶水凝胶(WT-SH)、单GFs功能化水凝胶(EGF-SH和PDGF-SH)以及双GFs水凝胶(E/P-SH)。研究采用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术表征材料特性，通过体外细胞实验评估生物活性，并建立糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型验证治疗效果。

材料表征方面，研究确定5%提取比例的丝胶水凝胶具有最佳性能，其孔隙尺寸为163.3±8.3μm，适合细胞生长。转基因蚕丝成功表达EGF(0.32mg/g蚕丝)和PDGF-BB(0.24mg/g蚕丝)，所制备的E/P-SH水凝胶呈现94.57±12.01μm的孔径和50.88%的β-折叠结构，展现优异稳定性。体外释放实验显示28天内仅释放1.21%EGF和9.97%PDGF-BB，实现长效缓释。

生物学功能研究发现，E/P-SH展现出多重治疗优势：细胞实验证实其显著促进HaCaT细胞增殖(EdU检测)和HFF-1细胞迁移(划痕实验)，优于单GFs组；体外血管形成实验显示其能增加血管网络连接点和总长度；抗炎实验表明丝胶基质本身可促进巨噬细胞向抗炎的M2型极化(CD206+细胞增加)。这些结果为体内疗效奠定了机制基础。

在糖尿病小鼠模型中，E/P-SH展现出卓越的治疗效果：伤口愈合率在第12天达91.65±1.27%，显著高于对照组(64.45±13.32%)和单GFs组；组织学分析显示其促进更有序的胶原沉积(马松染色蓝色区域增加)和更好的上皮再生(H&E染色)；免疫荧光证实治疗组CD31+血管密度和CD206+抗炎巨噬细胞数量显著增加。值得注意的是，E/P-SH在促进愈合的同时还减少了瘢痕形成，22天时表皮厚度与正常皮肤相当。

该研究通过巧妙的"生物合成-材料构建-功能验证"研究策略，实现了三大创新突破：首先，建立转基因家蚕规模化生产GFs的新平台，解决了原料来源和成本问题；其次，开发出具有可调性能和协同作用的双GFs递送系统，克服了单一GFs疗效有限的瓶颈；最后，证实丝胶不仅是优良的载体材料，其本身还具有抗炎作用，与GFs产生治疗协同效应。这些发现为糖尿病慢性伤口治疗提供了兼具科学创新性和临床转化潜力的解决方案，同时也为其他生长因子递送系统的设计提供了新思路。未来研究可进一步优化GFs组合比例，探索更多协同作用机制，并开展临床前安全评估，推动该技术向临床应用转化。