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负载小球藻的生物胶(LA-DESP/ε-PLL@Chlorella)兼具抗菌、抗氧化与免疫调节功能的高原感染伤口愈合研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月03日 来源:Biomacromolecules 5.4
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针对高原地区细菌感染伤口愈合中氧气供应不足、氧化应激及炎症调控难题,Yuqin Zou团队开发了一种多功能生物胶(LA-DESP/ε-PLL@Chlorella)。该研究通过封装小球藻(Chlorella)于α-硫辛酸(LA)和ε-聚赖氨酸(ε-PLL)基质中,实现了创面粘附、持续供氧、抗菌抗氧化及免疫调节的多重功能。体外实验证实其显著抑制细菌生物膜形成,体内实验显示其加速感染伤口愈合。该成果发表于《Biomacromolecules》,为高原创伤治疗提供了创新解决方案。
在高原地区,细菌感染伤口的治疗面临三大挑战:缺氧环境导致组织修复迟缓,氧化应激加剧细胞损伤,以及炎症反应难以控制。传统生物胶虽能实现创面粘附,却无法同时解决这些核心问题。Yuqin Zou团队在《Biomacromolecules》发表的这项研究,将微藻生物技术与生物材料科学相结合,开创性地开发出具有"自供氧-抗氧化-免疫调控"三位一体功能的智能生物胶。
研究团队采用α-硫辛酸(LA)和ε-聚赖氨酸(ε-PLL)构建基质,通过物理封装技术将光合活性小球藻(Chlorella)整合其中。关键技术包括:1)光交联法制备LA-DESP/ε-PLL复合基质;2)微藻活细胞低温包埋技术;3)采用小鼠高原感染伤口模型验证疗效;4)通过RNA测序分析免疫调控机制。
材料表征与体外功能验证
通过流变学测试证实生物胶具有12.5 kPa的粘附强度,优于商业纤维蛋白胶(8.2 kPa)。小球藻在基质中保持90%以上的光合活性,持续释放氧气达72小时。对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈直径分别达到18.3±0.7 mm和15.8±0.5 mm,显著高于对照组。
抗氧化与抗炎机制
DPPH自由基清除实验显示,含10%小球藻的生物胶清除率达82.4%,是空白组的3.2倍。通过下调TNF-α(降低68%)和IL-6(降低54%)表达,同时上调IL-10(增加3.1倍),实现炎症微环境的重编程。
体内伤口愈合效果
在海拔3000米模拟环境中,治疗组小鼠伤口闭合速度较对照组快2.3倍。组织学分析显示,第7天即出现完整上皮层,胶原沉积量增加47%,血管生成标志物CD31阳性面积提高2.8倍。
该研究突破性地将生物胶从单纯物理封闭工具升级为动态调控微环境的治疗系统。特别值得注意的是,小球藻的光合作用不仅解决供氧难题,其分泌的胞外多糖还协同增强了材料的抗菌性能。这种"以生物对抗生物"的策略,为开发下一代智能创伤敷料提供了全新范式。研究揭示的免疫代谢重编程机制(如HIF-1α/VEGF通路激活),也为高原医学研究提供了重要理论依据。
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