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基于TCEP介导的糖基化聚合物点击修饰与生物相关巯基分子的化学选择性生物共轭策略:促进深部皮肤烧伤修复的仿生纳米纤维支架研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月27日 来源:Biomarkers in Neuropsychiatry CS4.0
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为解决深部皮肤烧伤修复中面临的感染风险高、愈合缓慢及瘢痕形成等问题,研究人员开发了一种基于肽两亲体(PA)的自组装纳米纤维支架,通过整合REGRT生物活性肽段激活ERK通路,显著加速伤口早期闭合(3天愈合率提升40%),并促进胶原有序沉积。该研究为烧伤治疗提供了兼具ECM仿生结构和精准生物活性的新型材料策略。
严重烧伤一直是临床治疗的重大挑战,尤其是累及真皮深层的烧伤,不仅破坏皮肤屏障功能,还易引发感染、瘢痕甚至多器官衰竭。尽管现有治疗手段如清创术和皮肤移植提高了生存率,但移植供体短缺、合成材料机械性能差、需二次手术取出等问题仍制约着疗效。更棘手的是,传统ECM仿生支架常因缺乏生物活性而难以调控炎症微环境,导致愈合延迟——据统计全球每年有18万人死于烧伤相关并发症,这促使科学家们寻求更智能的再生医学解决方案。
美国路易斯安那州立大学健康科学中心的研究团队在《Biomarkers in Neuropsychiatry》发表了一项突破性研究,他们设计了一种能自发组装成纳米纤维的肽两亲体(PA)支架系统。通过将激活ERK通路的REGRT生物活性肽段与仿生ECM结构的PA纳米纤维结合,成功构建出兼具机械强度和生物学功能的智能材料。该材料在20%体表面积烧伤的小鼠模型中,使伤口愈合速度较对照组提升2倍,并显著改善胶原排列,为烧伤治疗提供了"支架-治疗"一体化的新范式。
研究采用四大关键技术:1)固相肽合成法构建含C16V3A3E3骨架的PA单体;2)临界聚集浓度(CAC)测定和透射电镜(TEM)验证纳米纤维形成;3)动态流变学分析离子交联凝胶的剪切稀化特性;4)建立20%TBSA烧伤小鼠模型评估体内疗效。
肽两亲体纳米纤维表征
通过TEM和圆二色谱(CD)证实,含20 mol% REGRT的PA仍能形成β-折叠结构的纳米纤维(特征峰218 nm),但动态光散射显示其临界聚集浓度降至4 μM,表明生物活性肽段增强了分子间作用力。有趣的是,流变测试发现REGRT-PA的储能模量(G′)比稀释PA低1个数量级,这种适度的刚性更利于细胞迁移。
支架形成与生物相容性
钙离子交联形成的多孔网络(SEM显示孔径10-50 μm)支持HEK293细胞三维迁移,LDH实验证实即使10 mM浓度下细胞存活率仍>95%。共聚焦成像显示细胞能穿透整个支架,证明其作为ECM替代物的潜力。
体内烧伤修复效果
在临床相关烧伤模型中,RG-PA组第3天即实现27.3%伤口闭合(对照组仅13.5%,p<0.05),这种优势持续至第7天(56.1% vs 38.7%)。组织学分析揭示关键机制:RG-PA组15天时已形成连续表皮层,而对照组仍存在缺损;Masson染色显示其胶原沉积量较对照组高3倍,且排列更有序。到第28天,RG-PA组真皮细胞密度仍保持优势,证实其促进长期组织重塑的能力。
这项研究的重要意义在于首次将REGRT肽的ERK通路调控特性与PA纳米纤维的ECM仿生特性相结合,创建出能同时解决机械支撑和生物调控双重挑战的智能材料。相较于临床常用的Integra支架(需二次手术),该材料可注射自愈且完全生物降解。研究者特别指出,20 mol%的REGRT负载量既能避免阳离子肽的膜毒性,又可激活足够强的再生信号——这种"少即是多"的设计哲学为后续生物材料开发提供了新思路。该成果不仅适用于烧伤,对糖尿病溃疡等慢性伤口同样具有转化潜力,目前已进入大动物试验阶段。
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