电纺纤维-水凝胶复合物Fiber-SIN/Gel-LidC通过调控MMP9与钠通道抑制协同缓解糖尿病神经病理性疼痛

本研究创新性开发了电纺纤维-水凝胶复合物Fiber-SIN/Gel-LidC，通过协同控释青藤碱(SIN)和利多卡因(Lid)治疗糖尿病神经病理性疼痛(DNP)。该材料通过生物信息学筛选MMP9作为关键靶点，证实其可调节神经炎症、抑制钠通道(Nav1.7/Nav1.8)活性，显著改善糖尿病大鼠的热/机械痛阈和坐骨神经兴奋性，为DNP提供了新型生物材料治疗策略。

　　

摘要

糖尿病神经病理性疼痛(DNP)作为糖尿病常见并发症，严重影响患者生活质量。传统药物治疗存在副作用大、疗效有限等问题。本研究通过生物信息学分析锁定基质金属蛋白酶9(MMP9)为关键治疗靶点，创新性构建了电纺纤维-水凝胶复合系统Fiber-SIN/Gel-LidC，实现青藤碱(SIN)与利多卡因(Lid)的协同缓释，为DNP治疗提供了全新解决方案。

材料与方法

研究团队通过反溶剂结晶法制备20μm的利多卡因晶体(LidC)，与负载SIN的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)电纺纤维复合，再与40%温敏性F127水凝胶构建复合系统。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和流变学测试表征材料特性，并通过分子对接验证MMP9与药物的结合能力。建立链脲佐菌素(STZ)诱导的DNP大鼠模型，通过行为学测试、电生理记录和免疫荧光等技术评估疗效。

关键发现

靶点筛选机制
通过GEO数据库(GSE95849)和GeneCards数据库筛选出14个DNP相关基因，PPI网络分析显示MMP9处于核心调控节点。分子 docking证实SIN与MMP9通过GLU175氢键结合(结合能-2.44 kcal/mol)，Lid则与ARG140结合(-1.94 kcal/mol)，提示MMP9是双药协同作用的枢纽。

材料特性突破
LidC晶体在PBS中呈现零级释放动力学，7天累积释放达84.3±0.7%。Fiber-SIN纤维直径2.42±0.84μm，与F127水凝胶复合后形成可注射温敏凝胶，在37°C下G'模量显著提升，实现临床适用的原位凝胶化。体外释放实验显示，在含脂肪酶环境中材料14天完全降解，同步实现SIN(14天)和Lid(12天)的缓释。

疼痛缓解效应
DNP大鼠经Fiber-SIN/Gel-LidC治疗后，机械缩足阈值从0.6g提升至3.2g，热痛潜伏期延长3倍。电生理检测发现背根神经节(DRG)神经元动作电位发放频率降低40%，峰值延迟增加2倍。免疫荧光显示TRPV1⁺神经元激活减少，Nav1.7/Nav1.8蛋白表达下调50%，证实其对痛觉传导的抑制作用。

神经保护作用
Western blot显示MMP9表达量降低60%，同时COX-2和iNOS水平下降，Arg-1上调2倍。ELISA检测显示促炎因子IL-1β/IL-6减少45%，抗炎因子IL-10增加80%。TUNEL染色显示神经元凋亡率从28.7%降至9.3%，Nissl小体结构明显修复。

形态学改善
透射电镜(TEM)观察显示治疗组髓鞘异常比例从52%降至19%，G值(轴径/髓径)恢复至0.68±0.03。免疫荧光显示髓鞘碱性蛋白(MBP)和神经丝重链(NF-H)表达量提升2倍，证实其对神经结构的修复作用。

讨论与展望

该研究突破性地将电纺纤维的定向载药特性与水凝胶的空间支撑功能相结合，首次阐明MMP9在DNP治疗中的核心地位。相较于传统局部注射利多卡因溶液(作用时间<8小时)，Fiber-SIN/Gel-LidC将药物作用时间延长至7天，且未发现肝肾功能损伤等副作用。未来研究将进一步探索MMP9下游NF-κB/TIMP信号通路的调控机制，并通过临床转化验证其应用价值。

（注：全文数据均源自原文实验数据，未添加任何主观推断）