生命科学:科学家开发出一种基于黏多糖的水凝胶伤口敷料

必发365登录入口2017年5月9日讯  趋化因子的主要作用是趋化细胞的迁移. 细胞沿着趋化因子浓度增加的信号向趋化因子源处的迁徙。

日前,德国莱比锡大学的Sandra Franz教授和德莱斯顿莱布尼茨高分子研究所的Uwe Freudenberg教授等人共同开发和测试了一种基于黏多糖(glycosaminoglycan,GAG)的水凝胶伤口敷料。这种水凝胶能从慢性伤口中吸收MCP-1和IL-8等炎性趋化因子,从而可以抑制嗜中性粒细胞和单核细胞的迁移,促进伤口愈合。相关成果发表于Science Translational Medicine 杂志上,并被选为当期杂志的封面。

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生命科学:科学家开发出一种基于黏多糖的水凝胶伤口敷料

水凝胶治愈慢性伤口。图片来源:Sci. Transl. Med.

趋化因子是一类信号分子,在伤口愈合过程中,组织特异性的细胞和免疫细胞会在伤口处释放趋化因子,从而建立化学引诱剂的梯度,促进血源性免疫细胞的侵袭。然而,炎性趋化因子的过量产生,会引起慢性炎症。在这种情况下,多形核嗜中性粒细胞和巨噬细胞会不受控制地被激活,并产生大量地趋化因子;而产生的趋化因子会进一步使免疫细胞侵入伤口组织,产生一个免疫细胞侵袭和趋化因子释放的恶性循环,最终导致慢性伤口难以愈合。

趋化因子的一个重要特征是它们能通过静电作用结合细胞外基质的黏多糖,如硫酸乙酰肝素或肝素。因此,研究人员猜想,如果可以通过肝素衍生物和趋化因子的强静电相互作用来结合并中和趋化因子,这样就导致免疫细胞侵袭减少,同时又降低炎性趋化因子的浓度,最终消除炎症。

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使用水凝胶来清除伤口处趋化因子的示意图。图片来源:Sci. Transl. Med.

为了测试这个猜想,研究人员设计合成了由星形聚乙二醇(StarPEG)和肝素衍生物组成的水凝胶敷料,并尝试着用此来降低慢性伤口中炎性趋化因子的浓度。研究人员发现,这种水凝胶能够有效地结合趋化因子MCP-1、IL-8、MIP-1α和MIP-1β,同时能够减少免疫细胞的迁移。

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基于黏多糖的水凝胶用于吸附趋化因子。图片来源:Sci. Transl. Med.

最后,研究人员在糖尿病小鼠中进一步评估该水凝胶在促进慢性伤口愈合中的效果。他们以FDA批准的用于慢性伤口治疗的Promogran作为比较,发现基于黏多糖的水凝胶能够有效地清除趋化因子,并加速了慢性伤口的愈合。

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基于黏多糖的水凝胶相比Promogran能加速慢性伤口的愈合。图片来源:Sci. Transl. Med.

这种新型的伤口敷料加速了患病动物模型皮肤伤口的愈合,有望进一步应用到人类患者中。除此之外,这种使用水凝胶吸附趋化因子的概念同样适用于治疗其它炎性反应相关的病症。

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